(57)【要約】  本発明は、アルミニウムスクラップをアルミニウム溶湯に溶解するアルミニウム溶解炉と、アルミニウムスクラップをアルミニウム溶湯に溶解するときに発生するブラックドロスをリサイクルするブラックドロスリサイクル装置とを含むアルミニウム溶解及びブラックドロスリサイクルのシステムに関し、アルミニウム溶解炉は、アルミニウム溶湯を加熱する加熱ユニットを備える加熱室と；アルミニウム溶湯に旋回下降する渦流を生成させる渦流ユニット、フラックスを渦流に投入するフラックス供給ユニット、及びアルミニウムスクラップを渦流に投入する原材料供給ユニットを備える溶解室と、を備え；渦流ユニットは、アルミニウム溶湯に含まれる介在物がフラックスに捕捉されて形成されたブラックドロスを、渦流を介してアルミニウム溶湯で繰り返して下降及び浮上させて、ブラックドロスが球状に結集した球状のブラックドロスを形成させ、ブラックドロスリサイクル装置は、球状のブラックドロスをリサイクルする。
2019502890.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
アルミニウムスクラップをアルミニウム溶湯に溶解するアルミニウム溶解炉と、前記アルミニウムスクラップを前記アルミニウム溶湯に溶解するときに発生するブラックドロスをリサイクルするブラックドロスリサイクル装置とを含むアルミニウム溶解及びブラックドロスリサイクルのシステムであって、
前記アルミニウム溶解炉は、
前記アルミニウム溶湯を加熱する加熱ユニットを備える加熱室と、
前記アルミニウム溶湯に旋回下降する渦流を生成させる渦流ユニット、フラックスを前記渦流に投入するフラックス供給ユニット、及び前記アルミニウムスクラップを前記渦流に投入する原材料供給ユニットを備える溶解室と、を備え、
前記渦流ユニットは、
前記アルミニウム溶湯に含まれる介在物が前記フラックスに捕捉されて形成されたブラックドロスを、前記渦流を介して前記アルミニウム溶湯で繰り返して下降及び浮上させて、前記ブラックドロスが球状に結集した球状のブラックドロスを形成させ、
前記ブラックドロスリサイクル装置は、
前記球状のブラックドロスをリサイクルすることを特徴とする、アルミニウム溶解及びブラックドロスリサイクルのシステム。
【請求項２】
前記ブラックドロスリサイクル装置は、
前記球状のブラックドロスを破砕及び粉砕してアルミニウム粒とドロス微粒子パウダーに分割する破砕／粉砕ユニットと、
前記ドロス微粒子パウダーを水と反応させて可溶性固形分及び不溶性固形分に分解する水分解ユニットと、
前記可溶性固形分を前記水に溶解して生成した水溶液から前記可溶性固形分が析出するように前記水溶液を蒸留する析出ユニットと、を備えることを特徴とする、請求項１に記載のアルミニウム溶解及びブラックドロスリサイクルのシステム。
【請求項３】
前記ブラックドロスリサイクル装置は、
前記析出ユニットによって析出した前記可溶性固形分を乾燥して貯蔵する可溶性固形分貯蔵ユニットと、
前記アルミニウム粒を貯蔵するアルミニウム粒貯蔵ユニットと、
前記不溶性固形分を乾燥して貯蔵する不溶性固形分貯蔵ユニットと、をさらに備えることを特徴とする、請求項２に記載のアルミニウム溶解及びブラックドロスリサイクルのシステム。
【請求項４】
前記破砕／粉砕ユニットは、
前記球状のブラックドロスを破砕してアルミニウム粒とドロスパウダーに分割する破砕機と、
前記ドロスパウダーを粉砕してアルミニウム粒と前記ドロス微粒子パウダーに分割する粉砕機とを備えることを特徴とする、請求項２に記載のアルミニウム溶解及びブラックドロスリサイクルのシステム。
【請求項５】
前記破砕／粉砕ユニットは、
前記破砕機と前記粉砕機との間に設けられ、前記アルミニウム粒と前記ドロスパウダーを分離して、前記アルミニウム粒はアルミニウム粒貯蔵ユニットに移送し、前記ドロスパウダーは前記粉砕機に移送する第１分離部材と、
前記粉砕機と前記水分解ユニットとの間に設けられ、前記アルミニウム粒と前記ドロス微粒子パウダーを分離して、前記アルミニウム粒は前記アルミニウム粒貯蔵ユニットに移送し、前記ドロス微粒子パウダーは前記水分解ユニットに移送する第２分離部材とをさらに備えることを特徴とする、請求項４に記載のアルミニウム溶解及びブラックドロスリサイクルのシステム。
【請求項６】
前記アルミニウムスクラップは、少なくとも使用済みのアルミニウム缶スクラップを含み、
前記フラックスは、塩化ナトリウム（ＮａＣｌ）と塩化カリウム（ＫＣｌ）が同じ重量部で混合された混合物９３〜９７重量部、及び氷晶石類（Ｃｒｙｏｌｉｔｅ、Ｐｏｔａｓｓｉｕｍ  Ｃｒｙｏｌｉｔｅ）３〜７重量部を含むことを特徴とする、請求項２に記載のアルミニウム溶解及びブラックドロスリサイクルのシステム。
【請求項７】
前記水分解ユニットは、
前記ドロス微粒子パウダーを水と撹拌する反応器と、
前記水溶液と前記不溶性固形分を遠心分離する第１遠心分離機とを備えることを特徴とする、請求項２に記載のアルミニウム溶解及びブラックドロスリサイクルのシステム。
【請求項８】
前記析出ユニットは、
前記水溶液を予め定められた減圧蒸留温度及び減圧蒸留圧力で減圧蒸留して前記可溶性固形分を析出させる減圧蒸留器と、
前記減圧蒸留器によって析出した前記可溶性固形分と前記水溶液を遠心分離する第２遠心分離機とを備えることを特徴とする、請求項７に記載のアルミニウム溶解及びブラックドロスリサイクルのシステム。
【請求項９】
前記第１遠心分離機は、前記水溶液と遠心分離された前記不溶性固形分を、前記減圧蒸留により生成した蒸留水で洗浄することを特徴とする、請求項８に記載のアルミニウム溶解及びブラックドロスリサイクルのシステム。
【請求項１０】
前記水分解ユニットは、
前記ドロス微粒子パウダーが水と反応するときに発生する加水分解ガスを捕集するガス捕集器をさらに備えることを特徴とする、請求項２に記載のアルミニウム溶解及びブラックドロスリサイクルのシステム。
【請求項１１】
前記ブラックドロスリサイクル装置は、
前記ガス捕集器によって捕集された前記加水分解ガスを貯蔵するガス貯蔵ユニットをさらに備えることを特徴とする、請求項１０に記載のアルミニウム溶解及びブラックドロスリサイクルのシステム。
【請求項１２】
（Ａ）アルミニウムスクラップ及びフラックスをアルミニウム溶湯に形成された渦流に投入して、前記アルミニウムスクラップを前記アルミニウム溶湯に溶解し、前記アルミニウム溶湯に含まれる介在物が前記フラックスに捕捉されて形成されたブラックドロスを、前記渦流を介して前記アルミニウム溶湯で繰り返して下降及び浮上させて、前記ブラックドロスが球状に結集した球状のブラックドロスを形成するステップと、
（Ｂ）前記球状のブラックドロスを破砕及び粉砕してアルミニウム粒とドロス微粒子パウダーに分割するステップと、
（Ｃ）前記ドロス微粒子パウダーを水と水分解反応させて加水分解ガス、可溶性固形分、及び不溶性固形分に水分解するステップと、
（Ｄ）前記アルミニウム粒、前記加水分解ガス、前記可溶性固形分、及び前記不溶性固形分のうちの少なくとも１つをリサイクル可能なように処理するステップと、を含むことを特徴とする、アルミニウム溶解及びブラックドロスリサイクル方法。
【請求項１３】
前記（Ｂ）ステップは、
（Ｂ１）前記球状のブラックドロスを破砕するステップと、
（Ｂ２）前記球状のブラックドロスの破砕物中の前記アルミニウム粒とドロスパウダーを互いに分離するステップと、
（Ｂ３）前記ドロスパウダーを粉砕するステップと、
（Ｂ４）前記ドロスパウダーの粉砕物中の前記アルミニウム粒と前記ドロス微粒子パウダーを互いに分離するステップとを含むことを特徴とする、請求項１２に記載のアルミニウム溶解及びブラックドロスリサイクル方法。
【請求項１４】
前記（Ｄ）ステップは、
（Ｄ１）前記アルミニウム粒を前記アルミニウム溶湯に溶解してリサイクルするステップを含むことを特徴とする、請求項１３に記載のアルミニウム溶解及びブラックドロスリサイクル方法。
【請求項１５】
前記アルミニウムスクラップは、少なくとも使用済みのアルミニウム缶スクラップを含み、
前記フラックスは、塩化ナトリウム（ＮａＣｌ）と塩化カリウム（ＫＣｌ）が同じ重量部で混合された混合物９３〜９７重量部、及び氷晶石類（Ｃｒｙｏｌｉｔｅ、Ｐｏｔａｓｓｉｕｍ  Ｃｒｙｏｌｉｔｅ）３〜７重量部を含むことを特徴とする、請求項１２に記載のアルミニウム溶解及びブラックドロスリサイクル方法。
【請求項１６】
前記（Ｄ）ステップは、
（Ｄ２）前記加水分解ガスを捕集して分離するステップと、
（Ｄ３）前記可溶性固形分を前記水に溶解して生成した水溶液と前記不溶性固形分を互いに分離するステップとを含むことを特徴とする、請求項１５に記載のアルミニウム溶解及びブラックドロスリサイクル方法。
【請求項１７】
前記（Ｄ）ステップは、
（Ｄ４）前記加水分解ガスをリサイクル可能なように処理するステップをさらに含み、
前記（Ｄ４）ステップは、
（Ｄ４ａ）前記加水分解ガスに含まれる水分を除去するステップと、
（Ｄ４ｂ）前記加水分解ガスを分離精製するステップと、
（Ｄ４ｃ）前記加水分解ガスを貯蔵するステップと、を含むことを特徴とする、請求項１６に記載のアルミニウム溶解及びブラックドロスリサイクル方法。
【請求項１８】
前記（Ｄ）ステップは、
（Ｄ５）前記可溶性固形分をリサイクル可能なように処理するステップをさらに含み、
前記（Ｄ５）ステップは、
（Ｄ５ａ）前記水溶液を予め定められた減圧蒸留温度及び減圧蒸留圧力下で減圧蒸留して、前記水溶液から前記可溶性固形分を析出させるステップと、
（Ｄ５ｂ）前記可溶性固形分と前記水溶液を遠心分離するステップと、
（Ｄ５ｃ）前記可溶性固形分を乾燥するステップと、
（Ｄ５ｄ）前記可溶性固形分を貯蔵するステップと、を含むことを特徴とする、請求項１６に記載のアルミニウム溶解及びブラックドロスリサイクル方法。
【請求項１９】
前記（Ｄ５）ステップは、
（Ｄ５ｅ）前記（Ｄ５ａ）ステップで前記水溶液が減圧蒸留されるときに発生する水蒸気を凝縮して蒸留水を生成するステップをさらに含み、
前記（Ｄ３）ステップは、
（Ｄ３ａ）前記不溶性固形分と前記水溶液を遠心分離するステップと、
（Ｄ３ｂ）前記不溶性固形分を前記蒸留水で洗浄するステップと、
（Ｄ３ｃ）前記不溶性固形分と前記蒸留水を遠心分離するステップとを含むことを特徴とする、請求項１８に記載のアルミニウム溶解及びブラックドロスリサイクル方法。
【請求項２０】
前記（Ｄ）ステップは、
（Ｄ６）前記不溶性固形分をリサイクル可能なように処理するステップをさらに含み、
前記（Ｄ６）ステップは、
（Ｄ６ａ）前記不溶性固形分を乾燥するステップと、
（Ｄ６ｂ）前記不溶性固形分を焼成して、前記不溶性固形分に含まれる水和物を酸化物に変換させるステップと、
（Ｄ６ｃ）前記不溶性固形分を貯蔵するステップと、を含むことを特徴とする、請求項１６に記載のアルミニウム溶解及びブラックドロスリサイクル方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アルミニウムスクラップの溶解工程と、ブラックドロスのリサイクル処理工程とを行うためのアルミニウム溶解とブラックドロスリサイクルのシステム及び方法に関する。
【０００２】
本出願は、２０１５年１２月１４日付けの韓国特許出願第１０−２０１５−０１７７９３３号に基づく優先権の利益を主張し、当該韓国特許出願の文献に開示された全ての内容は本明細書の一部として取り込まれる。
【背景技術】
【０００３】
自動車、家電製品及び建築用資材などで使用されている多くのアルミニウム部品は、アルミニウム鋳造装置を用いて製造する。このようなアルミニウム鋳造装置にアルミニウム溶湯を供給するのがアルミニウム溶解炉である。アルミニウム溶解炉は、一定の大きさに成形されたアルミニウムスクラップを高熱で溶解させる装置である。
【０００４】
従来のアルミニウム溶解炉は、アルミニウム溶湯を加熱するバーナーを備える昇温室、昇温室から排出されたアルミニウム溶湯をポンピングする溶湯ポンプを備える溶湯撹拌室、及び前記溶湯撹拌室から排出されたアルミニウム溶湯にアルミニウム圧縮チップ塊を装入させる装入室を含む。
【０００５】
ここで、アルミニウム圧縮チップ塊は、アルミニウム塊ともいい、アルミニウム製品の生産や加工時に多く発生する多数のアルミニウムチップを圧縮したものである。ところで、アルミニウム圧縮チップ塊は、アルミニウムチップを圧縮する過程で多数の空隙を含有するようになる。したがって、従来のアルミニウム溶解炉は、アルミニウム溶湯に投入されたアルミニウム圧縮チップ塊の中心部まで熱が良好に伝達されないため、溶解効率が低下し、アルミニウム圧縮チップ塊がアルミニウム溶湯の表面に浮上して大気と接触することによってアルミニウム酸化物が生成されるという問題があった。
【０００６】
従来のアルミニウム溶解炉は、上記の問題点を解決するために、溶湯撹拌室でポンピングされた後に装入室に移送されたアルミニウム溶湯にアルミニウム圧縮チップ塊を投入するが、このような場合にも、アルミニウム圧縮チップ塊の小さい比重により、依然としてアルミニウム圧縮チップ塊がアルミニウム溶湯に浮遊した状態で溶解が行われる。したがって、従来のアルミニウム溶解炉は、溶解効率が低下し、アルミニウム酸化物の生成量が多いため、純アルミニウムの実収率が低下するという問題がある。
【０００７】
一方、アルミニウムは酸化性の強い金属であるため、アルミニウムをアルミニウム溶湯に溶解する過程でアルミニウム酸化物が発生する。このようなアルミニウム酸化物の発生量が増加すると、アルミニウムの回収率が低下する。また、一般に、アルミニウム溶湯に投入されるアルミニウム塊には、塗料、その他の介在物が介在する。このような介在物が増加すると、アルミニウムの純度が減少する。
【０００８】
このようなアルミニウム酸化物及び介在物による問題点を解決するために、アルミニウムの酸化を防止し、かつ、介在物の捕捉が可能なフラックスＦをアルミニウム溶湯に投入している。このようにアルミニウム溶湯をフラックス処理して発生するドロスをブラックドロスという。
【０００９】
ところで、従来は、アルミニウム、アルミニウム酸化物、及びフラックスなどのブラックドロスに含まれる物質を用途に合わせてリサイクルできるようにブラックドロスを効果的にリサイクル処理可能な方法が提案されていない。したがって、ブラックドロスは、土壌に埋め立てて廃棄処分されており、これにより、環境汚染の懸念と資源浪費が発生するという問題があった。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は、上記の問題点を解決するためのもので、アルミニウムスクラップの溶解効率を高めることができるように構造を改善したアルミニウム溶解及びブラックドロスリサイクルのシステムを提供することにその目的がある。
【００１１】
さらに、本発明は、アルミニウム酸化物の生成量を低減することができるように構造を改善したアルミニウム溶解及びブラックドロスリサイクルのシステムを提供することにその目的がある。
【００１２】
さらに、本発明は、純アルミニウムの溶解回収率を高めることができるように構造を改善したアルミニウム溶解及びブラックドロスリサイクルのシステムを提供することにその目的がある。
【００１３】
さらに、本発明は、ブラックドロスに含まれる組成物をリサイクルしやすいように構造を改善したアルミニウム溶解及びブラックドロスリサイクルのシステムを提供することにその目的がある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記の課題を解決するための本発明の好ましい実施例に係るアルミニウム溶解及びブラックドロスリサイクルのシステムは、アルミニウムスクラップをアルミニウム溶湯に溶解するアルミニウム溶解炉と、前記アルミニウムスクラップを前記アルミニウム溶湯に溶解するときに発生するブラックドロスをリサイクルするブラックドロスリサイクル装置とを含むアルミニウム溶解及びブラックドロスリサイクルのシステムであって、前記アルミニウム溶解炉は、前記アルミニウム溶湯を加熱する加熱ユニットを備える加熱室と；前記アルミニウム溶湯に旋回下降する渦流を生成させる渦流ユニット、フラックスを前記渦流に投入するフラックス供給ユニット、及び前記アルミニウムスクラップを前記渦流に投入する原材料供給ユニットを備える溶解室とを備え；前記渦流ユニットは、前記アルミニウム溶湯に含まれる介在物が前記フラックスに捕捉されて形成されたブラックドロスを、前記渦流を介して前記アルミニウム溶湯で繰り返して下降及び浮上させて、前記ブラックドロスが球状に結集した球状のブラックドロスを形成させ、前記ブラックドロスリサイクル装置は、前記球状のブラックドロスをリサイクルする。
【００１５】
好ましくは、前記ブラックドロスリサイクル装置は、前記球状のブラックドロスを破砕及び粉砕してアルミニウム粒とドロス微粒子パウダーに分割する破砕／粉砕ユニットと；前記ドロス微粒子パウダーを水と反応させて可溶性固形分及び不溶性固形分に分解する水分解ユニットと；前記可溶性固形分を前記水に溶解して生成した水溶液から前記可溶性固形分が析出するように前記水溶液を蒸留する析出ユニットと；を備える。
【００１６】
好ましくは、前記ブラックドロスリサイクル装置は、前記析出ユニットによって析出した前記可溶性固形分を乾燥して貯蔵する可溶性固形分貯蔵ユニットと；前記アルミニウム粒を貯蔵するアルミニウム粒貯蔵ユニットと；前記不溶性固形分を乾燥して貯蔵する不溶性固形分貯蔵ユニットと；をさらに備える。
【００１７】
好ましくは、前記破砕／粉砕ユニットは、前記球状のブラックドロスを破砕してアルミニウム粒とドロスパウダーに分割する破砕機と；前記ドロスパウダーを粉砕してアルミニウム粒と前記ドロス微粒子パウダーに分割する粉砕機と；を備える。
【００１８】
好ましくは、前記破砕／粉砕ユニットは、前記破砕機と前記粉砕機との間に設けられ、前記アルミニウム粒と前記ドロスパウダーを分離して、前記アルミニウム粒は前記アルミニウム粒貯蔵ユニットに移送し、前記ドロスパウダーは前記粉砕機に移送する第１分離部材と；前記粉砕機と前記水分解ユニットとの間に設けられ、前記アルミニウム粒と前記ドロス微粒子パウダーを分離して、前記アルミニウム粒は前記アルミニウム粒貯蔵ユニットに移送し、前記ドロス微粒子パウダーは前記水分解ユニットに移送する第２分離部材と；をさらに備える。
【００１９】
好ましくは、前記アルミニウムスクラップは、少なくとも使用済みのアルミニウム缶スクラップを含み、前記フラックスは、塩化ナトリウム（ＮａＣｌ）と塩化カリウム（ＫＣｌ）が同じ重量部で混合された混合物９３〜９７重量部、及び氷晶石類（Ｃｒｙｏｌｉｔｅ、Ｐｏｔａｓｓｉｕｍ  Ｃｒｙｏｌｉｔｅ）３〜７重量部を含む。
【００２０】
好ましくは、前記水分解ユニットは、前記ドロス微粒子パウダーを水と撹拌する反応器と；前記水溶液と前記不溶性固形分を遠心分離する第１遠心分離機と；を備える。
【００２１】
好ましくは、前記析出ユニットは、前記水溶液を予め定められた減圧蒸留温度及び減圧蒸留圧力で減圧蒸留して前記可溶性固形分を析出させる減圧蒸留器と；前記減圧蒸留器によって析出した前記可溶性固形分と前記水溶液を遠心分離する第２遠心分離機と；を備える。
【００２２】
好ましくは、前記第１遠心分離機は、前記水溶液と遠心分離された前記不溶性固形分を、前記減圧蒸留により生成した蒸留水で洗浄する。
【００２３】
好ましくは、前記水分解ユニットは、前記ドロス微粒子パウダーが水と反応するときに発生する加水分解ガスを捕集するガス捕集器をさらに備える。
【００２４】
好ましくは、前記ブラックドロスリサイクル装置は、前記ガス捕集器によって捕集された前記加水分解ガスを貯蔵するガス貯蔵ユニットをさらに備える。
【００２５】
上記の課題を解決するための本発明の他の好ましい実施例に係るアルミニウム溶解及びブラックドロスリサイクル方法は、（Ａ）アルミニウムスクラップ及びフラックスをアルミニウム溶湯に形成された渦流に投入して、前記アルミニウムスクラップを前記アルミニウム溶湯に溶解し、前記アルミニウム溶湯に含まれる介在物が前記フラックスに捕捉されて形成されたブラックドロスを、前記渦流を介して前記アルミニウム溶湯で繰り返して下降及び浮上させて、前記ブラックドロスが球状に結集した球状のブラックドロスを形成するステップと；（Ｂ）前記球状のブラックドロスを破砕及び粉砕してアルミニウム粒とドロス微粒子パウダーに分割するステップと；（Ｃ）前記ドロス微粒子パウダーを水と水分解反応させて加水分解ガス、可溶性固形分、及び不溶性固形分に水分解するステップと；（Ｄ）前記アルミニウム粒、前記加水分解ガス、前記可溶性固形分、及び前記不溶性固形分のうちの少なくとも１つをリサイクル可能なように処理するステップと；を含む。
【００２６】
好ましくは、前記（Ｂ）ステップは、（Ｂ１）前記球状のブラックドロスを破砕するステップと；（Ｂ２）前記球状のブラックドロスの破砕物中の前記アルミニウム粒とドロスパウダーを互いに分離するステップと；（Ｂ３）前記ドロスパウダーを粉砕するステップと；（Ｂ４）前記ドロスパウダーの粉砕物中の前記アルミニウム粒と前記ドロス微粒子パウダーを互いに分離するステップと；を含む。
【００２７】
好ましくは、前記（Ｄ）ステップは、（Ｄ１）前記アルミニウム粒を前記アルミニウム溶湯に溶解してリサイクルするステップを含む。
【００２８】
好ましくは、前記アルミニウムスクラップは、少なくとも使用済みのアルミニウム缶スクラップを含み、前記フラックスは、塩化ナトリウム（ＮａＣｌ）と塩化カリウム（ＫＣｌ）が同じ重量部で混合された混合物９３〜９７重量部、及び氷晶石類（Ｃｒｙｏｌｉｔｅ、Ｐｏｔａｓｓｉｕｍ  Ｃｒｙｏｌｉｔｅ）３〜７重量部を含む。
【００２９】
好ましくは、前記（Ｄ）ステップは、（Ｄ２）前記加水分解ガスを捕集して分離するステップと；（Ｄ３）前記可溶性固形分を前記水に溶解して生成した水溶液と前記不溶性固形分を互いに分離するステップと；を含む。
【００３０】
好ましくは、前記（Ｄ）ステップは、（Ｄ４）前記加水分解ガスをリサイクル可能なように処理するステップをさらに含み、前記（Ｄ４）ステップは、（Ｄ４ａ）前記加水分解ガスに含まれる水分を除去するステップと；（Ｄ４ｂ）前記加水分解ガスを分離精製するステップと；（Ｄ４ｃ）前記加水分解ガスを貯蔵するステップと；を含む。
【００３１】
好ましくは、前記（Ｄ）ステップは、（Ｄ５）前記可溶性固形分をリサイクル可能なように処理するステップをさらに含み、前記（Ｄ５）ステップは、（Ｄ５ａ）前記水溶液を予め定められた減圧蒸留温度及び減圧蒸留圧力下で減圧蒸留して、前記水溶液から前記可溶性固形分を析出させるステップと；（Ｄ５ｂ）前記可溶性固形分と前記水溶液を遠心分離するステップと；（Ｄ５ｃ）前記可溶性固形分を乾燥するステップと；（Ｄ５ｄ）前記可溶性固形分を貯蔵するステップと；を含む。
【００３２】
好ましくは、前記（Ｄ５）ステップは、（Ｄ５ｅ）前記（Ｄ５ａ）ステップで前記水溶液が減圧蒸留されるときに発生する水蒸気を凝縮して蒸留水を生成するステップをさらに含み、前記（Ｄ３）ステップは、（Ｄ３ａ）前記不溶性固形分と前記水溶液を遠心分離するステップと；（Ｄ３ｂ）前記不溶性固形分を前記蒸留水で洗浄するステップと；（Ｄ３ｃ）前記不溶性固形分と前記蒸留水を遠心分離するステップと；を含む。
【００３３】
好ましくは、前記（Ｄ）ステップは、（Ｄ６）前記不溶性固形分をリサイクル可能なように処理するステップをさらに含み、前記（Ｄ６）ステップは、（Ｄ６ａ）前記不溶性固形分を乾燥するステップと；（Ｄ６ｂ）前記不溶性固形分を焼成して、前記不溶性固形分に含まれる水和物を酸化物に変換させるステップと；（Ｄ６ｃ）前記不溶性固形分を貯蔵するステップと；を含む。
【発明の効果】
【００３４】
本発明に係るアルミニウム溶解とブラックドロスリサイクルのシステム及び方法は、次のような効果を有する。
【００３５】
第一に、本発明は、フラックスが非金属介在物（Ｉｎｃｌｕｓｉｏｎ）を選択的に捕捉して生成したブラックドロスを、渦流を介して球状に結集して球状のブラックドロスを形成することによって、ブラックドロスに含まれるアルミニウム金属の量を低減できるので、純アルミニウムの溶解回収率を増大させることができる。
【００３６】
第二に、本発明は、球状のブラックドロスに含まれる経済的価値がある組成物をリサイクルすることによって、経済性を向上させることができる。
【００３７】
第三に、本発明は、球状のブラックドロスに含まれる組成物を、その性質によってアルミニウム粒、可溶性固形分、不溶性固形分、及び加水分解ガスにリサイクルして、球状のブラックドロスに含まれる組成物のうちリサイクルされないまま廃棄される組成物を最小化することによって、経済性をさらに向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明の好ましい実施例に係るアルミニウム溶解及びブラックドロスリサイクルのシステムを概略的に示すブロック図である。
【図２】図１のアルミニウム溶解炉を概略的に示す概略図である。
【図３】図２の溶解室及び流動力付与室の断面図である。
【図４】図２の溶解室で球状のブラックドロスが形成される様相を示す模式図である。
【図５】図２の溶解室で形成された球状のブラックドロスの写真である。
【図６】図２の溶解室に収容されたアルミニウム溶湯の表面に球状のブラックドロスが浮遊した状態を示す溶解室の平面図である。
【図７】図１のブラックドロスリサイクル装置を概略的に示す概略図である。
【図８】微粒化されたドロスパウダーの写真である。
【図９】析出及び乾燥処理した可溶性固形分の写真である。
【図１０】図９に示された可溶性固形分を定性分析したＳＥＭ−ＥＤＳチャートである。
【図１１】図９に示された可溶性固形分の組成比を示す図表である。
【図１２】乾燥処理した不溶性固形分の写真である。
【図１３】焼成処理した不溶性固形分の写真である。
【図１４】図１３に示された焼成処理した不溶性固形分を定性分析したＳＥＭ−ＥＤＳチャートである。
【図１５】図１３に示された焼成処理した不溶性固形分の組成比を示す図表である。
【図１６】本発明の他の好ましい実施例に係るアルミニウム溶解及びブラックドロスリサイクル方法を概略的に示すフローチャートである。
【図１７】図１６に記載されたアルミニウム溶解ステップ、及び球状のブラックドロスを破砕及び粉砕するステップの細部内容を説明するためのフローチャートである。
【図１８】図１６に記載されたドロスパウダー水分解ステップ及び水分解物リサイクルステップの細部内容を説明するためのフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００３９】
本明細書及び特許請求の範囲に使用された用語や単語は、通常又は辞書的な意味に限定して解釈されてはならず、発明者は自分の発明を最善の方法を用いて説明するために用語の概念を適切に定義できるという原則に基づき、本発明の技術的思想に符合する意味と概念として解釈されなければならない。したがって、本明細書に記載された実施例と図面に示す構成は、本発明の最も好ましい一実施例に過ぎず、本発明の技術的思想をすべて代弁するものではないため、本出願が行われた時点においてこれらを代替できる様々な均等物と変形例があり得るということが理解されるべきである。
【００４０】
図面において各構成要素又はその構成要素をなす特定の部分の大きさは、説明の便宜及び明確性のために誇張されたり、省略されたり、又は概略的に示されている。したがって、各構成要素の大きさは実際の大きさを適切に反映するものではない。関連する公知の機能あるいは構成に対する具体的な説明が本発明の要旨を不必要に曖昧にすると判断される場合、その詳細な説明は省略する。
【００４１】
図１は、本発明の好ましい実施例に係るアルミニウム溶解及びブラックドロスリサイクルのシステムを概略的に示すブロック図である。
【００４２】
図１を参照すると、本発明の好ましい実施例に係るアルミニウム溶解及びブラックドロスリサイクルのシステム１は、アルミニウムスクラップをフラックス処理されたアルミニウム溶湯に溶解するためのアルミニウム溶解炉２；及びアルミニウムスクラップをアルミニウム溶湯に溶解するときにアルミニウム溶湯に含まれる介在物がフラックスに捕捉されて形成されたブラックドロスをリサイクル処理するためのブラックドロスリサイクル装置３を含む。このようなアルミニウム溶解及びブラックドロスリサイクルのシステム１は、アルミニウム鋳造物を製造するためのアルミニウム溶湯を確保できるように、アルミニウムスクラップをフラックス処理されたアルミニウム溶湯に溶解すると共に、ブラックドロスに含まれる成分をリサイクルできるようにブラックドロスを処理するためのものである。
【００４３】
以下、説明の便宜上、アルミニウム溶解炉２について先に説明した後、ブラックドロスリサイクル装置３について説明する。
【００４４】
図２は、図１のアルミニウム溶解炉を概略的に示す概略図である。
【００４５】
図２を参照すると、アルミニウム溶解炉２は、アルミニウム溶湯Ｍが加熱される加熱室１０と、アルミニウムスクラップＡ及びフラックスＦがそれぞれアルミニウム溶湯Ｍに投入される溶解室２０と、アルミニウム溶湯Ｍに流動力を付与する流動力付与室３０とを含む。
【００４６】
アルミニウム溶解炉２は、図２に示されるように、耐火物の材質を有する壁体によって仕切られた多数の空間を備える。加熱室１０、溶解室２０、及び流動力付与室３０は、それぞれ、アルミニウム溶解炉２の多数の空間のいずれか１つの空間に他の空間と独立した状態で設けられる。
【００４７】
加熱室１０は、アルミニウム溶湯Ｍを予め定められた温度に加熱するための空間である。
【００４８】
加熱室１０は、後述する溶解室２０の第２流動通路２９と連通して溶解室２０からアルミニウム溶湯Ｍが移送される。加熱室１０は、熱損失を最小化できるように、後述する第１流動通路１６及び第２流動通路２９と連結された部分を除いた残りの部分は外部と遮断された密閉構造で形成される。
【００４９】
加熱室１０は、図２に示されるように、アルミニウム溶湯Ｍを加熱する加熱ユニット１２と、アルミニウム溶湯Ｍをアルミニウム溶解炉２の外部に排出するための出湯口１４と、加熱室１０に収容されたアルミニウム溶湯Ｍを流動力付与室３０に移送するための第１流動通路１６とを含む。
【００５０】
加熱ユニット１２は、アルミニウム溶湯Ｍを予め定められた温度に加熱するための装置である。
【００５１】
加熱ユニット１２は、図２に示されるように、加熱室１０を仕切る壁体に設置されるバーナーであってもよい。アルミニウム溶湯Ｍの加熱温度は特に限定されない。アルミニウム溶湯Ｍの温度は、加熱室１０に設置された温度センサ（図示せず）によって測定することができ、加熱ユニット１２は、温度センサからアルミニウム溶湯Ｍの温度が入力されて、アルミニウム溶湯Ｍを予め定められた加熱温度に加熱することができる。
【００５２】
出湯口１４は、加熱室１０で加熱されたアルミニウム溶湯Ｍをアルミニウム溶解炉２の外部に排出するための出口である。
【００５３】
出湯口１４は、アルミニウム鋳造物を製造するためのアルミニウム鋳造装置と連結されるか、又はアルミニウム溶湯Ｍを移送するための溶湯移送容器と連結されてもよい。出湯口１４には、出湯口１４を選択的に開閉する開閉弁１８を設置することができる。
【００５４】
第１流動通路１６は、加熱室１０に収容されたアルミニウム溶湯Ｍを流動力付与室３０に移送するための通路である。
【００５５】
図２に示されるように、第１流動通路１６は、加熱室１０と流動力付与室３０とを仕切る壁体が貫通されて形成され、アルミニウム溶湯Ｍは、第１流動通路１６を介して流動力付与室３０に流入する。
【００５６】
図３は、図２に示された溶解室及び流動力付与室の断面図であり、図４は、図２の溶解室で球状のブラックドロスが形成される様相を示す図であり、図５は、図２の溶解室で形成された球状のブラックドロスの写真である。
【００５７】
溶解室２０は、フラックスＦ及びアルミニウムスクラップＡをアルミニウム溶湯Ｍに投入するための空間である。
【００５８】
溶解室２０は、後述する流動力付与室３０の第３流動通路３４と連通することで、アルミニウム溶湯Ｍが流動力付与室３０から移送される。溶解室２０は、フラックスＦ及びアルミニウムスクラップＡをアルミニウム溶湯Ｍに投入できるように、上面の少なくとも一部分が開放された開放構造で形成され、加熱室１０よりも相対的に小さい容積を有する。すなわち、溶解室２０は、アルミニウムスクラップＡを溶解室２０に投入して溶解作業を行うことができるように開放構造で形成され、熱損失を低減できるように加熱室１０よりも相対的に小さい容積を有するものである。
【００５９】
溶解室２０は、図２及び図３に示されるように、アルミニウム溶湯Ｍに旋回下降する渦流Ｖを生成する渦流ユニット２１と、フラックスＦを渦流Ｖに投入するフラックス供給ユニット２３と、アルミニウムスクラップＡを渦流Ｖに投入する原材料供給ユニット２５と、溶解室２０に収容されたアルミニウム溶湯Ｍを加熱室１０に移送するための第２流動通路２９とを含む。
【００６０】
渦流ユニット２１は、溶解室２０に収容されたアルミニウム溶湯Ｍに旋回下降する渦流Ｖを形成するための部材である。
【００６１】
渦流ユニット２１は、少なくとも一部分がアルミニウム溶湯Ｍに浸漬されるように溶解室２０に設置される。渦流ユニット２１によって生成した渦流Ｖと、第３流動通路３４を介して溶解室２０に流入するアルミニウム溶湯Ｍの流動とが直接的に対面する場合、アルミニウム溶湯Ｍの流動が妨げられるおそれがある。これを防止するために、図２に示されるように、渦流ユニット２１は、第３流動通路３４と一直線上に位置しないように溶解室２０の一側に設置されることが好ましいが、これに限定されるものではない。
【００６２】
渦流ユニット２１は、図３に示されるように、アルミニウム溶湯Ｍに浸漬される下端及びアルミニウム溶湯Ｍの外部に延びて駆動モータ（図示せず）と軸結合する上端を有する回転軸２１ａ、及び回転軸２１ａの下端に軸結合する撹拌インペラ２１ｂを含む。駆動モータが駆動されると、図３に示されるように、撹拌インペラ２１ｂが回転軸２１ａを中心に回転することによって、溶解室２０に収容されたアルミニウム溶湯Ｍには、回転軸２１ａを中心に旋回下降する渦流Ｖが生じる。
【００６３】
フラックス供給ユニット２３は、外部のフラックス供給源（図示せず）から供給されたフラックスＦを、溶解室２０に収容されたアルミニウム溶湯Ｍに投入するための装置である。
【００６４】
フラックスＦは、アルミニウムよりも比重が小さい混合塩であって、介在物との親和力が高い材質で形成される。フラックス供給ユニット２３は、図３に示されるように、このようなフラックスＦを渦流ユニット２１によって生成した渦流Ｖに投入する。これにより、渦流ＶによってフラックスＦがアルミニウム溶湯Ｍに速やかに浸漬されて溶解した後、溶解室２０に均一に拡散し得る。但し、これに限定されるものではなく、フラックス供給ユニット２３は、渦流Ｖではなく他の部分にフラックスＦを投入してもよい。
【００６５】
フラックスＦの投入時期は特に限定されない。例えば、フラックス供給ユニット２３は、原材料供給ユニット２５が渦流ＶにアルミニウムスクラップＡを投入する前に、フラックスＦを渦流Ｖに予め投入することができる。これにより、フラックスＦは、渦流Ｖによって旋回下降しながら、アルミニウム溶湯Ｍに浸漬されて溶解される。ところで、フラックスＦはアルミニウムよりも小さい比重を有するため、アルミニウム溶湯Ｍに溶解したフラックスＦはアルミニウム溶湯Ｍの表面に浮上して、アルミニウム溶湯Ｍの表面に溶融フラックス層、すなわち、塩浴層を形成する。このような溶融フラックス層は、アルミニウム溶湯Ｍ及びアルミニウム溶湯Ｍに投入されたアルミニウムスクラップＡが大気中の酸素と接触することを遮断して、アルミニウム酸化物の発生量を低減することができる。
【００６６】
このようなフラックスＦは、介在物を選択的に捕捉可能であると同時に、溶融フラックス層を形成可能な組成を有する。好ましくは、フラックスＦは、塩化ナトリウム（ＮａＣｌ）と塩化カリウム（ＫＣｌ）が同じ重量部で混合された混合物９３〜９７重量部、及び氷晶石類（Ｃｒｙｏｌｉｔｅ、Ｐｏｔａｓｓｉｕｍ  Ｃｒｙｏｌｉｔｅ）３〜７重量部を含むことができる。より好ましくは、フラックスＦは、塩化ナトリウム（ＮａＣｌ）４７．５重量部、塩化カリウム（ＫＣｌ）４７．５重量部、及びフッ化カリウムアルミニウム（ＫＡｌＦ４）５重量部を含むことができる。
【００６７】
一方、後述する原材料供給ユニット２５によってアルミニウムスクラップＡの投入が開始されると、フラックス供給ユニット２３は、原材料供給ユニット２５と同時又は異なるタイミングでフラックスＦを渦流Ｖに投入することができる。すなわち、アルミニウムスクラップＡの投入が開始された後にも、フラックスＦは、アルミニウムスクラップＡの供給の推移に合わせて継続的又は断続的に供給されるものである。
【００６８】
フラックスＦは、これを用いて捕捉しようとする介在物の量と同じ量が供給されることが好ましいが、これに限定されるものではない。したがって、フラックスＦの供給量は、アルミニウムスクラップＡの供給量、及びアルミニウムスクラップＡの種類に応じて調節することができる。すなわち、塗料、その他の多量の介在物を含むアルミニウムスクラップＡが供給される場合、フラックスＦの供給量が増加し、純度の高いアルミニウムスクラップＡが供給される場合、フラックスＦの供給量が減少し得る。
【００６９】
原材料供給ユニット２５は、外部の原材料供給源（図示せず）から供給されたアルミニウムスクラップＡを、溶解室２０に収容されたアルミニウム溶湯Ｍに投入するための装置である。
【００７０】
原材料供給ユニット２５は、図３に示されるように、渦流ユニット２１によって生成した渦流ＶにアルミニウムスクラップＡを投入する。すると、アルミニウムスクラップＡは、渦流Ｖによって旋回下降しながらアルミニウム溶湯Ｍに速やかに浸漬されて溶解され得るので、アルミニウム溶湯Ｍに浸漬されたアルミニウムスクラップＡと大気との接触がさらに効果的に遮断されることによって、アルミニウム酸化物の発生量をさらに低減することができる。
【００７１】
アルミニウムスクラップＡの投入時期は特に限定されない。例えば、原材料供給ユニット２５は、アルミニウム溶湯Ｍの表面に溶融フラックス層が形成された後にアルミニウムスクラップＡの投入を開始してもよい。これにより、アルミニウムスクラップＡは、アルミニウム溶湯Ｍの表面に溶融フラックス層が形成された状態でアルミニウム溶湯Ｍに浸漬され得る。これにより、アルミニウム溶湯Ｍに浸漬されたアルミニウムスクラップＡと大気との接触がさらに効果的に遮断されるので、アルミニウム酸化物の発生量をさらに低減することができる。
【００７２】
アルミニウムスクラップＡの直径が大きい場合、熱伝達率が低下するという問題点がある。したがって、アルミニウムスクラップＡは、５ｃｍ以下の直径を有することが好ましい。このようなアルミニウムスクラップＡの種類は特に限定されない。例えば、アルミニウムスクラップＡは、アルミニウム、マグネシウム、及びアルミニウム合金を主に含む使用済みのアルミニウム缶スクラップ（ＵＢＣｓ、Ａ  ３ＸＸＸ系列、Ａ  ５ＸＸＸＸ系列）であってもよい。このような使用済みのアルミニウム缶スクラップの化学組成は、表１の通りである。
【００７３】
【表１】
2019502890.tif 000003
【００７４】
一方、アルミニウムスクラップＡの介在物（Ｉｎｃｌｕｓｉｏｎｓ）は、アルミニウムスクラップＡがアルミニウム溶湯Ｍに装入されて溶解されるとき、溶融アルミニウムと凝集する性質を有する。ところで、溶溶フラックス層、すなわち、フラックスＦは、介在物と溶融アルミニウムとの凝集力を弱め介在物と溶融アルミニウムとを解離させ、溶融アルミニウムと解離された介在物を選択的に捕捉してブラックドロスＢ１を形成する。ブラックドロスＢ１は、前述した形成過程で体積が増加して溶融アルミニウムよりも小さい比重を有し、これにより、アルミニウム溶湯Ｍの表面に浮上する。
【００７５】
また、ブラックドロスＢ１は、図３及び図４に示されるように、渦流Ｖによって旋回下降し、渦流Ｖの下端に到達すると渦流Ｖから離脱し、次いでアルミニウム溶湯Ｍの表面に浮上した後、再び渦流Ｖの吸込力によって渦流Ｖに合流する。したがって、ブラックドロスＢ１は、このような過程を通じて、アルミニウム溶湯Ｍの表面で生成した他のブラックドロスＢ１と結合される。このような過程が繰り返されると、図５に示されるように、多数のブラックドロスＢ１が球状に結集した球状のブラックドロスＢ２が形成される。すなわち、渦流ユニット２１は、渦流Ｖを介してブラックドロスＢ１を繰り返して下降及び浮上させることによって、多数のブラックドロスＢ１が球状に結集した球状のブラックドロスＢ２を形成するものである。このような球状のブラックドロスＢ２の化学組成は特に限定されない。例えば、前述したように、アルミニウムスクラップＡは、使用済みのアルミニウム缶スクラップ（ＵＢＣｓスクラップ）であり、また、フラックスＦは、塩化ナトリウム（ＮａＣｌ）４７．５重量部、塩化カリウム（ＫＣｌ）４７．５重量部、及びフッ化カリウムアルミニウム（ＫＡｌＦ４）５重量部を含む場合、球状のブラックドロスＢ２の化学組成は、表２の通りである。
【００７６】
【表２】
2019502890.tif 000004
【００７７】
球状のブラックドロスＢ２は、ブラックドロスＢ１がアルミニウム溶湯Ｍを下降及び浮上することを繰り返しながら漸進的に形成されるので、このような下降及び浮上の過程なしに一回的に形成される一般のブラックドロスに比べて、介在物の除去性能に優れる。これによって、球状のブラックドロスＢ２を形成する場合、一般のブラックドロスを形成する場合に比べて、ドロス中のアルミニウム含有率を低減させることができる。すなわち、一般のブラックドロス、例えば、従来の使用済みのアルミニウム缶の溶解工程においてホワイトドロスをフラックス処理して形成した一般のブラックドロスは、約５０％以上のアルミニウム含有率を有するが、球状のブラックドロスＢ２は、約１０％以下のアルミニウム含有率を有する。したがって、球状のブラックドロスＢ２を形成することによって、純アルミニウムの溶解回収率を向上させることができる。また、球状のブラックドロスＢ２を形成することによって、発熱剤フラックス及び灰絞り押込器を用いてドロスの灰絞りを行い、ドロスに捕捉されたアルミニウムを回収するドロスの灰絞り過程を省略できるので、このようなドロスの灰絞りに掛かるコストを低減することができる。
【００７８】
第２流動通路２９は、アルミニウムスクラップＡが溶解したアルミニウム溶湯Ｍを加熱室１０に移送するための通路である。
【００７９】
図２に示されるように、第２流動通路２９は、溶解室２０と加熱室１０とを仕切る壁体が貫通されて形成され、アルミニウム溶湯Ｍは、第２流動通路２９を介して加熱室１０に流入する。
【００８０】
次に、流動力付与室３０は、アルミニウム溶湯Ｍが加熱室１０と溶解室２０との間を循環できるようにアルミニウム溶湯Ｍに流動力を付与するための空間である。
【００８１】
流動力付与室３０は、加熱室１０の第１流動通路１６と連通することで、アルミニウム溶湯Ｍが加熱室１０から移送される。
【００８２】
流動力付与室３０は、図２に示されるように、加熱室１０の第１流動通路１６と溶解室２０との間に設置されることが好ましい。但し、これに限定されるものではなく、流動力付与室３０は、溶解室２０の第２流動通路２９と加熱室１０との間に設置されてもよい。
【００８３】
流動力付与室３０は、図２及び図３に示されるように、アルミニウム溶湯Ｍを加速してアルミニウム溶湯Ｍに流動力を付与する加速ユニット３２、及び流動力が付与されたアルミニウム溶湯Ｍを溶解室２０に移送する第３流動通路３４を含む。
【００８４】
加速ユニット３２は、少なくとも一部分がアルミニウム溶湯Ｍに浸漬されるように流動力付与室３０に設置される。例えば、加速ユニット３２は、図３に示されるように、流動力付与室３０の外部に設けられた駆動モータ（図示せず）から駆動力が提供されて、流動力付与室３０に収容されたアルミニウム溶湯Ｍを循環させることができる溶湯ポンプであってもよい。
【００８５】
第３流動通路３４は、加速ユニット３２によって流動力が付与されたアルミニウム溶湯Ｍを流動力付与室３０に移送するための通路である。
【００８６】
図２及び図３に示されるように、第３流動通路３４は、流動力付与室３０と溶解室２０とを仕切る壁体の下部が加速ユニット３２のインペラと対面するように貫通されて形成され、アルミニウム溶湯Ｍは、第３流動通路３４を介して溶解室２０に流入する。
【００８７】
一方、本明細書では、加熱室１０と溶解室２０との間に加速ユニット３２を備えた流動力付与室３０が設けられるものとして説明したが、これに限定されるものではない。すなわち、溶解室２０の渦流ユニット２１は、渦流Ｖを形成することによって、アルミニウム溶湯Ｍを昇下降させると同時に、アルミニウム溶解炉２を循環するための流動力をアルミニウム溶湯Ｍに付与することができるので、流動力付与室３０及びこれに設けられた加速ユニット３２は省略可能である。
【００８８】
図６は、図２の溶解室に収容されたアルミニウム溶湯の表面に球状のブラックドロスが浮遊した状態を示す溶解室の平面図である。
【００８９】
多くの数の球状のブラックドロスＢ２が渦流Ｖに密集すると、渦流Ｖによる球状のブラックドロスＢ２の下降及び浮上作用が弱くなってしまい、球状のブラックドロスＢ２の形成効率が低下するおそれがある。したがって、予め定められた基準直径だけ成長した球状のブラックドロスＢ２を渦流Ｖから離脱させて、渦流Ｖに位置した球状のブラックドロスＢ２の密度を適正なレベルに調節することが好ましい。
【００９０】
球状のブラックドロスＢ２の基準直径は、特に限定されない。例えば、アルミニウムスクラップＡは、使用済みのアルミニウム缶スクラップ（ＵＢＣｓスクラップ）であり、また、フラックスＦは、塩化ナトリウム（ＮａＣｌ）４７．５重量部、塩化カリウム（ＫＣｌ）４７．５重量部、及びフッ化カリウムアルミニウム（ＫＡｌＦ４）５重量部を含む場合、球状のブラックドロスＢ２の基準直径は２ｃｍ〜５ｃｍである。
【００９１】
このように基準直径だけ成長した球状のブラックドロスＢ２を渦流Ｖから離脱させるために、溶解室２０は、球状のブラックドロスＢ２を渦流Ｖから分離する分離ユニット２７をさらに含むことができる。
【００９２】
分離ユニット２７は、図３に示されるように、アルミニウム溶湯Ｍの表面に浮遊した球状のブラックドロスＢ２を渦流Ｖから遠い側に引き寄せる形状を有する分離板２７ａ、及び駆動装置（図示せず）と分離板２７ａとを連結する連結棒２７ｂを含む。ここで、駆動装置は、溶解室２０の外部に設けられた作業車両であることが好ましいが、これに限定されるものではない。
【００９３】
このように分離ユニット２７が設けられることによって、予め定められた基準直径を有する球状のブラックドロスＢ２を、分離板２７ａを用いて渦流Ｖから遠い側に引き寄せて渦流Ｖから離脱させることができる。したがって、球状のブラックドロスＢ２の密集によって球状のブラックドロスＢ２の形成効率が低下することを防止することができる。ここで、分離ユニット２７は、球状のブラックドロスＢ２をアルミニウム溶湯Ｍから掬い取って外部に排出する機能も併せて行うことができる。
【００９４】
一方、分離ユニット２７を用いて球状のブラックドロスＢ２を渦流Ｖから遠い側に移動させた場合、図６に示されるように、溶解室２０に収容されたアルミニウム溶湯Ｍの表面は、渦流Ｖから離脱した球状のブラックドロスＢ２で覆われる。したがって、溶解室２０に収容されたアルミニウム溶湯Ｍは、これを覆った球状のブラックドロスＢ２によって大気と遮断され、球状のブラックドロスＢ２は、溶解室２０に収容されたアルミニウム溶湯Ｍに対する保温効果を有するようになる。したがって、球状のブラックドロスＢ２によってアルミニウム溶湯Ｍの熱損失が最小化されることによって、アルミニウム溶湯Ｍが球状のブラックドロスＢ２によって覆われていない場合に比べて、アルミニウム溶湯Ｍの温度が上昇する。
【００９５】
従来のアルミニウム溶解炉は、通常、溶解室に収容されたアルミニウム溶湯Ｍの温度が７００℃以下であるが、アルミニウム溶解炉２は、溶解室２０に収容されたアルミニウム溶湯Ｍの温度が７３０℃以上に上昇することができる。これによって、アルミニウム溶解炉２は、従来のアルミニウム溶解炉に比べてアルミニウムスクラップＡの溶解効率をさらに向上させることができる。
【００９６】
図７は、図１のブラックドロスリサイクル処理装置を概略的に示す概略図である。
【００９７】
前述したアルミニウム溶解炉２を用いてアルミニウムスクラップＡを溶解すると、ブラックドロスＢ１が球状に結集した球状のブラックドロスＢ２が形成される。球状のブラックドロスＢ２は、一般のブラックドロスに比べて相対的に低いものの、所定の割合のアルミニウムを含むだけでなく、アルミニウム酸化物、フラックスＦなどのように経済的な価値のある組成物を所定の割合だけ含む。したがって、このような球状のブラックドロスＢ２を灰絞り過程なしに埋め立てなどの方法によりそのまま廃棄する場合、球状のブラックドロスＢ２に含まれる組成物をリサイクルできないため、経済性が低下するだけでなく、球状のブラックドロスＢ２によって環境汚染が引き起こされるおそれがある。
【００９８】
これを解決するために、アルミニウム溶解及びブラックドロスリサイクルのシステム１は、球状のブラックドロスＢ２に含まれる組成物をリサイクルできるように、球状のブラックドロスＢ２をリサイクル可能に処理するブラックドロスリサイクル処理装置１を含むものである。
【００９９】
ブラックドロスリサイクル処理装置１は、図７に示されるように、球状のブラックドロスＢ２を破砕及び粉砕してアルミニウム粒Ｎとドロス微粒子パウダーＰ２とに分割する破砕／粉砕ユニット４０と、ドロス微粒子パウダーＰ２を水と水分解反応させて可溶性固形分Ｓ、不溶性固形分Ｉ及び加水分解ガスＧに分解する水分解ユニット５０と、可溶性固形分Ｓが析出するように可溶性固形分Ｓが溶解した水溶液Ｑを蒸留する析出ユニット６０と、可溶性固形分Ｓを乾燥して貯蔵する可溶性固形分貯蔵ユニット７０と、アルミニウム粒Ｎを貯蔵するアルミニウム粒貯蔵ユニット８０と、不溶性固形分Ｉを乾燥及び焼成して貯蔵する不溶性固形分貯蔵ユニット９０と、加水分解ガスＧを貯蔵するガス貯蔵ユニット１００とを含むことができる。
【０１００】
まず、破砕／粉砕ユニット４０は、球状のブラックドロスＢ２を破砕及び粉砕するための装置である。
【０１０１】
破砕／粉砕ユニット４０は、球状のブラックドロスＢ２を破砕する破砕機４１と、球状のブラックドロスＢ２の破砕物中のアルミニウム粒ＮとドロスパウダーＰ１を分離する第１分離部材４２と、ドロスパウダーＰ１を粉砕する粉砕機４３と、ドロスパウダーＰ１の粉砕物中のアルミニウム粒Ｎと粉砕機４３によって粉砕されて微粒化されたドロス微粒子パウダーＰ２とを分離する第２分離部材４４とを含むことができる。
【０１０２】
破砕機４１は、球状のブラックドロスＢ２を破砕してアルミニウム粒ＮとドロスパウダーＰ１に分割するための装置である。
【０１０３】
球状のブラックドロスＢ２に含まれるアルミニウム粒子とアルミニウム合金粒子のうち、相対的に粒度が大きいアルミニウム粒子とアルミニウム合金粒子は、球状のブラックドロスＢ２を破砕するときに発生する熱により凝集してアルミニウム粒（Ａｌｕｍｉｎｕｍ  Ｇｒａｎｕｌｅ）とアルミニウム合金粒（Ａｌｕｍｉｎｕｍ  Ａｌｌｏｙ  Ｇｒａｎｕｌｅ）になる。また、球状のブラックドロスＢ２に含まれるアルミニウム粒子とアルミニウム合金粒子のうち、相対的に粒度が小さいアルミニウム粒子とアルミニウム合金粒子は、凝集しないままアルミニウムパウダーとアルミニウム合金パウダーになる。説明の便宜上、以下、アルミニウム粒Ｎとアルミニウム合金粒を総称して「アルミニウム粒Ｎ」と命名する。
【０１０４】
破砕機４１は、このようなアルミニウム粒子の特性を用いて、アルミニウム溶解炉２から供給された球状のブラックドロスＢ２を破砕してアルミニウム粒ＮとドロスパウダーＰ１とに分割するものである。ドロスパウダーＰ１は、球状のブラックドロスＢ２の組成物のうち相対的に粒度が大きいアルミニウム粒子を除いた残りの組成物をパウダー形態で含む。
【０１０５】
第１分離部材４２は、球状のブラックドロスＢ２の破砕物中のアルミニウム粒ＮとドロスパウダーＰ１を互いに分離するための部材である。
【０１０６】
第１分離部材４２の構造は特に限定されない。例えば、第１分離部材４２は、予め定められた第１基準粒度を有する振動スクリーンで構成されてもよい。第１基準粒度は約１０ｍｍであることが好ましいが、これに限定されるものではない。
【０１０７】
このような第１分離部材４２は、アルミニウム粒ＮとドロスパウダーＰ１を分離した後、アルミニウム粒Ｎはアルミニウム粒貯蔵ユニット８０に移送し、また、ドロスパウダーＰ１は粉砕機４３に移送する。
【０１０８】
粉砕機４３は、ドロスパウダーＰ１を粉砕してアルミニウム粒Ｎとドロス微粒子パウダーＰ２とに分割するための装置である。
【０１０９】
ドロスパウダーＰ１に含まれる組成物のうち酸化アルミニウムと酸化マグネシウムのような不溶性固形分Ｉは、これを容易にリサイクルするためには微粒化することが好ましい。したがって、ドロスパウダーＰ１を粉砕して微粒化させるための粉砕機４３が設けられるものである。
【０１１０】
ところで、このような粉砕機４３を用いてドロスパウダーＰ１を粉砕中に、ドロスパウダーＰ１に含まれる一部のアルミニウム粒子が凝集してアルミニウム粒Ｎが生成され得る。したがって、粉砕機４３は、第１分離部材４２から移送されたドロスパウダーＰ１を粉砕して、アルミニウム粒Ｎと、粉砕されて微粒化されたドロス微粒子パウダーＰ２とに分割する。
【０１１１】
第２分離部材４４は、ドロスパウダーＰ１の粉砕物中のアルミニウム粒Ｎとドロス微粒子パウダーＰ２を互いに分離するための部材である。
【０１１２】
第２分離部材４４の構造は特に限定されない。例えば、第２分離部材４４は、予め定められた第２基準粒度を有するトロンメルスクリーン（Ｔｒｏｍｍｅｌ  Ｓｃｒｅｅｎ）で構成されてもよい。第２基準粒度は、０．５ｍｍであることが好ましいが、これに限定されるものではない。
【０１１３】
第２分離部材４４は、粉砕機４３から移送されたアルミニウム粒Ｎとドロス微粒子パウダーＰ２とを分離した後、アルミニウム粒Ｎはアルミニウム粒貯蔵ユニット８０に移送し、また、ドロス微粒子パウダーＰ２は水分解ユニット５０に移送する。
【０１１４】
図８は、ドロス微粒子パウダーの写真である。
【０１１５】
次に、水分解ユニット５０は、第２分離部材４４から移送されたドロス微粒子パウダーＰ２を水分解するための装置である。
【０１１６】
ドロス微粒子パウダーＰ２は、図８に示されるように、塩フラックス（Ｓａｌｔ  Ｆｌｕｘ）、アルミニウム、アルミニウム−マグネシウム合金、マグネシウム及び酸化物などの様々な物理化学的な性質を有する組成物を含むことで、濃い灰色のパウダー形態を有する。
【０１１７】
このようなドロス微粒子パウダーＰ２に含まれる組成物をリサイクルするためには、ドロス微粒子パウダーＰ２に含まれる組成物をリサイクルしやすいように転換及び分解させることが好ましいので、そのために、ドロス微粒子パウダーＰ２を水分解できる水分解ユニット５０が設けられるものである。
【０１１８】
水分解ユニット５０は、ドロス微粒子パウダーＰ２が水と水分解反応して可溶性固形分Ｓ、不溶性固形分Ｉ、及び加水分解ガスＧに分解されるように、ドロス微粒子パウダーＰ２を水と撹拌する反応器５２と、加水分解ガスＧを捕集するガス捕集器５４と、水溶液Ｑと不溶性固形分Ｉを遠心分離する第１遠心分離機５６とを含むことができる。
【０１１９】
反応器５２は、ドロス微粒子パウダーＰ２と水を撹拌して、ドロス微粒子パウダーＰ２を水分解するための装置である。
【０１２０】
反応器５２は、気体、液体、固体状の物質を撹拌可能な通常の反応器で構成することができる。このような反応器５２は、予め定められた混合比率で混合されたドロス微粒子パウダーＰ２と水を撹拌して、ドロス微粒子パウダーＰ２を水分解する。ドロス微粒子パウダーＰ２と水の混合比率は、１：２であることが好ましいが、これに限定されるものではない。
【０１２１】
以下、ドロス微粒子パウダーＰ２を水と撹拌する場合に発生する物理化学的現象をドロス微粒子パウダーＰ２に含まれる組成物の性質別に分けて説明する。
【０１２２】
まず、ドロス微粒子パウダーＰ２に含まれる組成物のうちの水に溶解される可溶性を有する可溶性固形分Ｓは水に溶解され、これによって、可溶性固形分Ｓを溶質として含み、また、水を溶媒として含む水溶液Ｑが生成される。このような可溶性固形分Ｓは、塩化ナトリウム（ＮａＣｌ）と塩化カリウム（ＫＣｌ）などのフラックスＦに含有された塩化物塩を主に含む。ドロス微粒子パウダーＰ２と水との混合比率が１：２である場合、水溶液Ｑ中の塩化物塩の濃度は約２０％となる。
【０１２３】
次に、ドロス微粒子パウダーＰ２に含まれる組成物のうちの水に溶解されない不溶性を有する不溶性固形分Ｉは、水溶液Ｑに分散又は沈殿する。不溶性固形分Ｉは、アルミニウム、アルミニウム−マグネシウム合金、マグネシウム、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）、及びスピネル酸化物（ＭｇＡｌ２Ｏ４）を主に含む。
【０１２４】
次に、ドロス微粒子パウダーＰ２に含まれる組成物のうちの水と加水分解反応する性質を有する反応物は、水によって加水分解される。このような加水分解反応により水分解固形分と加水分解ガスＧが生成され、これに伴って反応熱が発生する。反応物は、アルミニウム（Ａｌ）、マグネシウム（Ｍｇ）、及び炭化アルミニウム（Ａｌ４Ｃ３）などの球状のブラックドロスＢ２に含まれる金属と金属化合物を主に含む。ここで、炭化アルミニウム（Ａｌ４Ｃ３）は、使用済みのアルミニウム缶の最初の組成物ではなく、使用済みのアルミニウム缶を加工して使用済みのアルミニウム缶スクラップを製造する過程で生成した副産物である。
【０１２５】
このような反応物と水との加水分解反応を説明すると、反応式１〜３のように、アルミニウムと水が加水分解反応すると、酸化アルミニウム及び水素が生成し、マグネシウムと水が加水分解反応すると、酸化マグネシウム及び水素が生成し、炭化アルミニウムと水が加水分解反応すると、酸化アルミニウム及びメタンが生成する。特に、アルミニウム、アルミニウム合金が水と接触すると、加水分解反応が激しく起こって水の温度は９０℃以上に上昇するので、前述した加水分解反応は、このような温度上昇によってさらに促進され得る。
【０１２６】
＜反応式１＞
２Ａｌ＋３Ｈ２Ｏ→Ａｌ２Ｏ３＋３Ｈ２＋Ｈｅａｔ
＜反応式２＞
Ｍｇ＋Ｈ２Ｏ→ＭｇＯ＋Ｈ２＋Ｈｅａｔ
＜反応式３＞
Ａｌ４Ｃ３＋６Ｈ２Ｏ→２Ａｌ２Ｏ３＋３ＣＨ４＋Ｈｅａｔ
【０１２７】
このような水分解反応により生成した水分解固形分は、酸化アルミニウム、酸化マグネシウム、酸化アルミニウム合金、カーボン成分などの不溶性固形分を主に含むため、水溶液Ｑに分散又は沈殿する。したがって、水溶液Ｑには、球状のブラックドロスＢ２に既に含まれていた不溶性固形分Ｉと、水分解反応により生成した不溶性固形分とがそれぞれ分散又は沈殿する。説明の便宜上、以下、球状のブラックドロスＢ２に既に含まれていた不溶性固形分Ｉと、水分解反応により生成した不溶性固形分Ｉとを総称して「不溶性固形分Ｉ」と命名する。
【０１２８】
一方、前述したアルミニウム、マグネシウム、炭化アルミニウム以外にも、ドロス微粒子パウダーＰ２に含まれる微量の反応物が加水分解反応することによって、様々な加水分解ガスＧが生成する。このような加水分解ガスＧの組成比率は、下記の表３の通りである。
【０１２９】
【表３】
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【０１３０】
加水分解ガスＧは、表３に記載するように、主にメタンガス（ＣＨ４）と水素ガス（Ｈ２）を含む。このようなメタンガスと水素ガスは、加水分解ガスＧの発生量の約９９％を占める。水分解工程の初期には、アルミニウム、アルミニウム合金、炭化アルミニウムの水分解反応が主に進行することで、水素ガスとメタンガスが主に発生する。水分解工程の開始後に所定の時間が経過した水分解工程の終期には、アルミニウム、アルミニウム合金の水分解反応が主に進行することで、水素ガスが主に発生する。このような加水分解ガスＧの成分分析は、ＡＳＴＭ  Ｄ１９４５−０３のＧＣ（Ｇａｓ  Ｃｈｒｏｍａｔｏｇｒａｐｈｙ）分析方法を用いて行うことが好ましいが、これに限定されるものではない。
【０１３１】
一方、加水分解ガスＧの発生量の測定方法は、特に限定されない。例えば、次のような方法により加水分解ガスＧの発生量を測定することができる。まず、直径２ｃｍ〜５ｃｍの球状のブラックドロスＢ２を破砕及び粉砕する。次いで、球状のブラックドロスＢ２の破粉砕物中の０．５ｃｍ（５００μｍ）通過分を反応試料として得る。その後、反応試料１００ｇと蒸留水１Ｌを、２Ｌの容量を有する密閉されたガラス材質のフラスコに投入する。次いで、ガラス材質のフラスコに設置された反応器を用いて、反応試料と蒸留水を１００ｒｐｍ〜２００ｒｐｍで撹拌して、反応試料を水分解する。その後、反応試料の水分解によって発生する加水分解ガスＧを、目盛り付きシリンダーを用いて蒸留水から水上置換して捕集する。このような試験過程を通じて１００ｇの反応試料を水分解すると、８Ｌ〜１２Ｌの加水分解ガスＧを捕集することができる。
【０１３２】
ガス捕集器５４は、反応器５２で生成した加水分解ガスＧを捕集するための装置である。
【０１３３】
ガス捕集器５４の構造は特に限定されず、ガス捕集器５４は、ガスを水溶液から捕集可能な通常のガス捕集器で構成することができる。ガス捕集器５４は、反応器５２に収容された水溶液Ｑから加水分解ガスＧを捕集してガス貯蔵ユニット１００に移送する。
【０１３４】
ガス捕集器５４は、図７に示されるように、加水分解ガスＧ中の実際にリサイクル可能なガスの純度を高めるか、又は加水分解ガスＧ中のリサイクルの目的に合う特定のガスを他のガスから分離できるように、加水分解ガスＧに含まれるガスを分離及び精製可能なガス分離精製器５４ａを備えることができる。このようなガス分離精製器５４ａの分離精製方法は、特に限定されない。例えば、ガス分離精製器５４ａは、加水分解ガスＧに含まれるガスを圧力スウィング吸着（Ｐｒｅｓｓｕｒｅ  ｓｗｉｎｇ  ａｄｓｏｒｐｔｉｏｎ）方法により分離精製することができる。また、ガス分離精製器５４ａは、加水分解ガスＧから分離精製されたメタンガスを、水蒸気メタン改質（Ｓｔｅａｍ  Ｍｅｔｈａｎｅ  Ｒｅｆｏｒｍｉｎｇ）により改質して水素ガスに転換することができる。
【０１３５】
一方、加水分解ガスＧは、激しい加水分解反応により発生するため、微量の水分を含み得る。これを解決するために、ガス捕集器５４は、水分トラップ器５４ｂ、水分除去器（図示せず）、及び脱硫器（図示せず）のうちの少なくとも１つをさらに含むことができる。このような水分トラップ器５４ｂ、水分除去器、及び脱硫器は、図７に示されるように、ガス分離精製器５４ａの上流に設置されることが好ましいが、これに限定されるものではない。
【０１３６】
第１遠心分離機５６は、水溶液Ｑと不溶性固形分Ｉを遠心分離するための装置である。
【０１３７】
第１遠心分離機５６は、Ｂ．Ｓ．Ｐ遠心分離機で構成されることが好ましいが、これに限定されるものではない。第１遠心分離機５６は、水溶液Ｑと不溶性固形分Ｉを分離可能なように、予め定められた第３基準粒度を有する第１フィルターを含むことができる。第１フィルターは不織布フィルターであり、第３基準粒度は７μｍ〜１５μｍであることが好ましいが、これに限定されるものではない。
【０１３８】
このような第１遠心分離機５６は、水溶液Ｑと不溶性固形分Ｉを、第１フィルターを用いて遠心分離した後、水溶液Ｑは析出ユニット６０に移送し、不溶性固形分Ｉは不溶性固形分貯蔵ユニット９０に移送する。
【０１３９】
一方、不溶性固形分Ｉと水溶液Ｑは第１遠心分離機５６によって分離されるが、水溶液Ｑの一部は分離されずに不溶性固形分Ｉに吸着し得る。ところで、水溶液Ｑは可溶性固形分Ｓを含むため、不溶性固形分Ｉをリサイクルして製造した製造物が、可溶性固形分Ｓに含まれる塩化物により腐食するおそれがある。また、不溶性固形分Ｉを乾燥又は焼成するとき、可溶性固形分Ｓに含まれる塩化物から酸化ナトリウム（Ｎａ２Ｏ）、酸化カリウム（Ｋ２Ｏ）が発生するため、このような酸化ナトリウムと酸化カリウムによって、不溶性固形分Ｉをリサイクルして製造した製造物の耐久性が低下するおそれがある。
【０１４０】
これを防止するために、第１遠心分離機５６は、不溶性固形分Ｉの塩素濃度が予め定められた基準塩素濃度以下になるように、蒸留水を用いて水溶液Ｑが吸着された不溶性固形分Ｉを洗浄した後、不溶性固形分Ｉと不溶性固形分Ｉの洗浄に使用された蒸留水とを遠心分離することができる。このような蒸留水を用いた不溶性固形分Ｉの洗浄工程は、不溶性固形分Ｉの塩素濃度が基準塩素濃度以下になるまで繰り返して行うことができる。このような基準塩素濃度は３００ｐｐｍであることが好ましいが、これに限定されるものではない。ここで、第１遠心分離機５６は、後述する析出ユニット６０の凝縮器６４が減圧蒸留器６２で蒸発した水蒸気Ｔを凝縮して生成した蒸留水Ｄで不溶性固形分Ｉを洗浄することが好ましいが、これに限定されるものではない。
【０１４１】
次に、析出ユニット６０は、可溶性固形分Ｓが水溶液Ｑから析出するように水溶液Ｑを蒸留するための装置である。
【０１４２】
析出ユニット６０は、水溶液Ｑを予め定められた温度及び圧力で減圧蒸留して可溶性固形分Ｓを析出させる減圧蒸留器６２と、水溶液Ｑに含まれる水が減圧蒸留器６２によって蒸発して発生する水蒸気Ｔを凝縮して蒸留水Ｄを生成する凝縮器６４と、減圧蒸留器６２によって析出した可溶性固形分Ｓと水溶液Ｑを遠心分離する第２遠心分離機６６とを含むことができる。
【０１４３】
減圧蒸留器６２は、水溶液Ｑを予め定められた減圧蒸留温度及び減圧蒸留圧力で減圧蒸留して可溶性固形分Ｓを析出させるための装置である。
【０１４４】
減圧蒸留器６２は、溶質を水溶媒から析出するのに使用される通常の減圧蒸留器で構成することができる。減圧蒸留器６２の減圧蒸留温度及び減圧蒸留圧力は、可溶性固形分Ｓの結晶成長における敏感性を考慮して設定する。ところで、可溶性固形分Ｓは、塩化ナトリウム（ＮａＣｌ）、塩化カリウム（ＫＣｌ）などのフラックスＦに含有された塩化物塩を主に含むので、これを考慮して、減圧蒸留温度は４０℃〜７０℃に設定され、そして、減圧蒸留圧力は１２ｋＰａ〜４０ｋＰａに設定されることが好ましいが、これに限定されるものではない。
【０１４５】
このような温度及び圧力下で水溶液Ｑを減圧蒸留すると、水溶液Ｑに含まれる水が蒸発しながら、可溶性固形分Ｓの濃度が増加し、可溶性固形分Ｓの濃度が飽和濃度になると、可溶性固形分Ｓは水溶液Ｑから析出して結晶化し始める。飽和濃度は特に限定されない。例えば、減圧蒸留温度が約６５℃であり、減圧蒸留圧力が約２７ｋＰａである場合、減圧蒸留による水溶液Ｑ１の飽和濃度は２７％〜３０％となる。
【０１４６】
このように水溶液Ｑを減圧蒸留すると、水溶液Ｑは、減圧蒸留によって蒸発した水蒸気Ｔと、水溶液Ｑから析出して結晶化した可溶性固形分Ｓと、析出しなかった残りの可溶性固形分Ｓが溶解した水溶液Ｑ１とに分離される。減圧蒸留器６２は、水蒸気Ｔは凝縮器６４に移送し、析出して結晶化した可溶性固形分Ｓが分散及び沈殿した水溶液Ｑ１は第２遠心分離機６６に移送する。
【０１４７】
凝縮器６４は、水分を凝縮して蒸留水Ｄを生成するための装置である。
【０１４８】
凝縮器６４は、減圧蒸留器６２から移送された水分を凝縮して蒸留水Ｄを生成する。凝縮器６４は、第１遠心分離機５６が水溶液Ｑと分離された不溶性固形分Ｉを蒸留水Ｄで洗浄できるように、蒸留水Ｄを第１遠心分離機５６に移送することが好ましいが、これに限定されるものではない。
【０１４９】
第２遠心分離機６６は、減圧蒸留器６２から移送された可溶性固形分Ｓと水溶液Ｑ１を遠心分離するための装置である。
【０１５０】
第２遠心分離機６６は、コンタベックス遠心分離機で構成されることが好ましいが、これに限定されるものではない。第２遠心分離機６６は、可溶性固形分Ｓと水溶液Ｑ１を分離可能なように、予め定められた第４基準粒度を有する第２フィルターを含むことができる。第２フィルターは金網フィルターであり、第４基準粒度は０．０５ｍｍ〜０．３ｍｍであることが好ましいが、これに限定されるものではない。
【０１５１】
このような第２遠心分離機６６は、可溶性固形分Ｓと水溶液Ｑ１を、第２フィルターを用いて遠心分離した後、可溶性固形分Ｓは可溶性固形分貯蔵ユニット７０に移送し、水溶液Ｑ１は減圧蒸留器６２に再び移送する。
【０１５２】
減圧蒸留器６２は、第２遠心分離機６６から再び移送された水溶液Ｑ１を、予め定められた温度及び圧力で再び減圧蒸留する。このような減圧蒸留及び遠心分離の工程は、複数回にわたって繰り返して行われ得る。そのために、互いに異なる減圧蒸留温度及び減圧蒸留圧力を有する多数の減圧蒸留器６２を設け、工程順序によって減圧蒸留器６２のいずれか１つを選択的に用いて可溶性固形分Ｓを再析出することができる。
【０１５３】
一方、減圧蒸留器６２を用いて水溶液Ｑ１から可溶性固形分Ｓを再析出するものとして説明したが、これに限定されるものではない。例えば、析出ユニット６０は、水溶液Ｑ１から可溶性固形分Ｓを再析出するために、太陽光暴露塩田及び強制蒸発式室内塩田のうちの少なくともいずれか１つをさらに含むことができる。太陽光暴露塩田及び強制蒸発式室内塩田はそれぞれ、第２遠心分離機６６から移送された水溶液Ｑ１から可溶性固形分Ｓを析出して可溶性固形分貯蔵ユニット７０に移送することができる。
【０１５４】
図９は、析出及び乾燥処理した可溶性固形分の写真であり、図１０は、図９に示された可溶性固形分を定性分析したＳＥＭ−ＥＤＳチャートであり、図１１は、図９に示された可溶性固形分の組成比を示す図表である。
【０１５５】
次に、可溶性固形分貯蔵ユニット７０は、第２遠心分離機６６から移送された可溶性固形分Ｓを乾燥して貯蔵するための装置である。
【０１５６】
可溶性固形分貯蔵ユニット７０の構造は特に限定されない。例えば、可溶性固形分貯蔵ユニット７０は、可溶性固形分Ｓを乾燥する可溶性固形分乾燥機７２、及び可溶性固形分乾燥機７２によって乾燥された可溶性固形分Ｓ１を貯蔵する可溶性固形分貯蔵チャンバ７４を含むことができる。
【０１５７】
可溶性固形分乾燥機７２は、第２遠心分離機６６によって水溶液Ｑ１と分離された可溶性固形分Ｓを乾燥するための装置である。
【０１５８】
可溶性固形分Ｓと水溶液Ｑ１は第２遠心分離機６６によって分離されるが、水溶液Ｑ１の一部は、可溶性固形分Ｓと分離されないまま可溶性固形分Ｓの表面に吸着し得る。これにより、第２遠心分離機６６によって水溶液Ｑ１と分離された可溶性固形分Ｓは、表面に吸着された水溶液Ｑ１によってスラリー状態で存在する。ところで、可溶性固形分Ｓがスラリー状態で存在する場合、リサイクルが容易でないため、これを解決するために可溶性固形分乾燥機７２が設けられる。
【０１５９】
このような可溶性固形分乾燥機７２は、可溶性固形分Ｓが予め定められた基準水分以下の水分を含むように、第２遠心分離機６６から排出された可溶性固形分Ｓを乾燥する。基準水分は、約０．３％であることが好ましいが、これに限定されるものではない。
【０１６０】
乾燥された可溶性固形分Ｓ１は、図９及び図１０に示されるように、白色のパウダー形態を有し、ＮａＣｌ、ＫＣｌなどの塩化物塩を主に含む。可溶性固形分乾燥機７２は、このように乾燥された可溶性固形分Ｓ１を可溶性固形分貯蔵チャンバ７４に移送する。
【０１６１】
可溶性固形分貯蔵チャンバ７４は、可溶性固形分乾燥機７２によって水分が除去された可溶性固形分Ｓ１を貯蔵するための装置である。
【０１６２】
可溶性固形分貯蔵チャンバ７４は、貯蔵対象物を貯蔵可能な通常の貯蔵チャンバで構成することができる。このような可溶性固形分貯蔵チャンバ７４は、可溶性固形分乾燥機７２から水分が除去された可溶性固形分Ｓ１が移送されて、外部と隔離された状態で貯蔵する。可溶性固形分貯蔵チャンバ７４に貯蔵された可溶性固形分Ｓ１は、図１０及び図１１に示されるように、フラックスＦに含有された塩化物塩を主に含むので、フラックスＦとしてリサイクルされることが好ましい。但し、これに限定されるものではなく、可溶性固形分Ｓ１は、混合塩分を必要とする様々な分野でリサイクル可能である。
【０１６３】
次に、アルミニウム粒貯蔵ユニット８０は、破砕／粉砕ユニット４０から排出されたアルミニウム粒Ｎを貯蔵するための装置である。
【０１６４】
アルミニウム粒貯蔵ユニット８０の構造は特に限定されない。例えば、アルミニウム粒貯蔵ユニット８０は、図７に示されるように、第１分離部材４２と第２分離部材４４で分離されて排出されたアルミニウム粒Ｎを貯蔵可能なアルミニウム粒貯蔵チャンバ８２を含むことができる。
【０１６５】
次に、不溶性固形分貯蔵ユニット９０は、第１遠心分離機５６から移送された不溶性固形分Ｉを乾燥及び焼成して貯蔵するための装置である。
【０１６６】
不溶性固形分貯蔵ユニット９０の構造は特に限定されない。例えば、不溶性固形分貯蔵ユニット９０は、不溶性固形分Ｉを乾燥する不溶性固形分乾燥機９２と、不溶性固形分乾燥機９２によって乾燥された不溶性固形分Ｉ１を焼成する不溶性固形分焼成炉９４と、不溶性固形分焼成炉９４によって焼成された不溶性固形分Ｉ２を貯蔵する不溶性固形分貯蔵チャンバ９６とを含むことができる。
【０１６７】
図１２は、乾燥処理した不溶性固形分の写真である。
【０１６８】
不溶性固形分乾燥機９２は、第１遠心分離機５６によって水溶液Ｑと分離された不溶性固形分Ｉを乾燥するための装置である。
【０１６９】
不溶性固形分Ｉは蒸留水Ｄと第１遠心分離機５６によって分離されるが、一部の蒸留水Ｄは、不溶性固形分Ｉと分離されないまま不溶性固形分Ｉの表面に吸着し得る。これにより、第１遠心分離機５６から排出された不溶性固形分Ｉは、約３０〜４０％の水分を含むことで、スラリー状態で存在する。ところで、不溶性固形分Ｉがスラリー状態で存在する場合、不溶性固形分Ｉの移送及びリサイクルが容易でないため、これを解決するために不溶性固形分乾燥機９２が設けられるものである。
【０１７０】
このような不溶性固形分乾燥機９２は、不溶性固形分Ｉが予め定められた基準水分以下の水分を含むように、第１遠心分離機５６から排出された不溶性固形分Ｉを乾燥する。
【０１７１】
基準水分は、特に限定されず、不溶性固形分Ｉのリサイクルの目的に応じて異なって設定されることが好ましい。例えば、不溶性固形分Ｉをセメント原料としてリサイクルする場合に、基準水分は約４０％である。例えば、不溶性固形分Ｉをレンガ耐火物又はセラミック材料としてリサイクルする場合に、基準水分は約０．５％である。参考として、不溶性固形分Ｉをレンガ耐火物又はセラミック材料としてリサイクルする場合、約１，２００℃で焼成した材料を必要とするため、不溶性固形分Ｉをセメント原料としてリサイクルする場合に比べて相対的に低い基準水分が要求される。
【０１７２】
不溶性固形分乾燥機９２によって乾燥された不溶性固形分Ｉ１は、図１２に示されるように、表面に吸着されたカーボン成分によって濃い灰色のパウダー形態を有する。このような不溶性固形分Ｉ１は不溶性固形分焼成炉９４に移送される。
【０１７３】
図１３は、焼成処理した不溶性固形分の写真であり、図１４は、図１３に示された焼成処理した不溶性固形分を定性分析したＳＥＭ−ＥＤＳチャートであり、図１５は、図１３に示された焼成処理した不溶性固形分の組成比を示す図表である。
【０１７４】
不溶性固形分焼成炉９４は、不溶性固形分乾燥機９２によって乾燥された不溶性固形分Ｉ１を焼成するための装置である。
【０１７５】
ドロス微粒子パウダーＰ２に含まれる微粉のアルミニウム、マグネシウム、アルミニウム合金が水分解されるとき、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム及びアルミニウム合金水和物（以下、「水和物」という）が形成され得る。このような水和物は不溶性固形分Ｉであるため、第１遠心分離機５６によって水溶液Ｑと分離されて不溶性固形分乾燥機９２に移送される。ところで、水和物は、酸化アルミニウム、酸化マグネシウム、及びアルミニウム合金酸化物（以下、「酸化物」という）に比べて不安定な物質であるため、このような水和物を含む不溶性固形分Ｉはリサイクルするのに適していない。
【０１７６】
これを解決するために、不溶性固形分貯蔵ユニット９０は、図７に示されるように、不溶性固形分乾燥機９２によって乾燥処理された不溶性固形分Ｉ１を焼成処理して、不溶性固形分Ｉ１に含まれる水和物を酸化物に変換させる不溶性固形分焼成炉９４を含むものである。
【０１７７】
不溶性固形分焼成炉９４は、不溶性固形分Ｉ１を約８００℃以上で加熱して水和物を焼成反応させる。すると、水和物は焼成されて酸化物に変換され、これと同時に、不溶性固形分Ｉ１の表面に吸着したカーボン成分は燃焼する。したがって、不溶性固形分焼成炉９４によって焼成された不溶性固形分Ｉ２は、図１３に示されるように、薄い黄色のパウダー形態になる。不溶性固形分焼成炉９４は、このような不溶性固形分Ｉ２を不溶性固形分貯蔵チャンバ９６に移送する。
【０１７８】
一方、不溶性固形分焼成炉９４がマイクロウエーブ焼成炉のように乾燥工程と焼成工程を連続して行える構造を有する場合、前述した不溶性固形分乾燥機９２は省略可能である。
【０１７９】
不溶性固形分貯蔵チャンバ９６は、不溶性固形分焼成炉９４によって焼成された不溶性固形分Ｉ２を貯蔵するための装置である。
【０１８０】
不溶性固形分貯蔵チャンバ９６は、貯蔵対象物を貯蔵可能な通常の貯蔵チャンバで構成することができる。このような不溶性固形分貯蔵チャンバ９６は、不溶性固形分焼成炉９４から不溶性固形分Ｉ２が移送されて、外部と隔離された状態で貯蔵する。不溶性固形分Ｉ２は、図１４及び図１５に示されるように、酸化アルミニウム、酸化マグネシウム、及び酸化アルミニウム合金を主に含むので、追加的なリサイクル工程を経た後、セラミック材料、耐火物材料、セメント材料としてリサイクルされることが好ましい。不溶性固形分Ｉ２の追加的なリサイクル工程は、特に限定されない。例えば、不溶性固形分の追加的なリサイクル工程は、酸化アルミニウムと酸化マグネシウムを約２０００℃で高温焼成してスピネル（ＭｇＡｌ２Ｏ４）に転移させるスピネル製造工程を含むことができる。
【０１８１】
次に、ガス貯蔵ユニット１００は、ガス捕集器５４によって捕集された加水分解ガスＧを貯蔵するための装置である。
【０１８２】
ガス貯蔵ユニット１００は、ガスを貯蔵するために通常使用されるガス貯蔵チャンバで構成することができる。このようなガス貯蔵ユニット１００は、図７に示されるように、ガス捕集器５４から加水分解ガスＧが移送されて貯蔵する。
【０１８３】
一般のドロス灰絞り機（押込器）は、一般のブラックドロスに硝石（ＮａＮＯ３）のような発熱剤フラックスを投入して、一般のブラックドロスの灰絞りを行う。このように灰絞りされた一般のブラックドロスを水分解すると、一般のブラックドロスに含まれる窒化アルミニウムとケイ酸アルミニウムから人体に有毒なアンモニアガス（ＮＨ３）とシランガス（ＳｉＨ４）が発生する。したがって、灰絞りされた一般のブラックドロスが水分解されて発生するガスは、リサイクルされにくい。
【０１８４】
ところで、球状のブラックドロスＢ２がブラックドロスリサイクル装置３によって処理されて発生する加水分解ガスＧは、水素、メタン、エタン、エチレン、プロパン、プロピレンなどのガスを含む。このようなガスは、エネルギー源として使用可能なガスであって、前述したアンモニアガスとシランガスのような有毒性を有しないため、リサイクルが容易である。また、エネルギー源として優れた性質を有する水素とメタンが加水分解ガスＧのほとんどを占めるので、加水分解ガスＧは、リサイクル価値が非常に高い。
【０１８５】
このような加水分解ガスＧは、本発明に係るアルミニウム溶解及びブラックドロスリサイクルのシステム１を駆動するためのエネルギー源としてリサイクルされることが好ましい。但し、これに限定されるものではなく、加水分解ガスＧは、ガス移送設備によって外部に移送されて暖房、発電などの様々な産業分野のエネルギー源としてリサイクルされてもよい。
【０１８６】
一方、ブラックドロスリサイクル装置３は、前述した球状のブラックドロスＢ２をリサイクル可能なように処理することが好ましいが、これに限定されるものではない。すなわち、ブラックドロスリサイクル処理装置１は、球状のブラックドロスＢ２とは異なる方式で形成された一般のブラックドロスをリサイクル可能なように処理することもできる。
【０１８７】
図１６は、本発明の他の好ましい実施例に係るアルミニウム溶解及びブラックドロスリサイクル方法を概略的に示すフローチャートであり、図１７は、図１６に記載されたアルミニウム溶解ステップ、並びに球状のブラックドロスを破砕及び粉砕するステップの細部内容を説明するためのフローチャートであり、図１８は、図１６に記載されたドロスパウダー水分解ステップと水分解物リサイクルステップの細部内容を説明するためのフローチャートである。
【０１８８】
図１６を参照すると、本発明の好ましい実施例に係るアルミニウム溶解及びブラックドロスリサイクル方法は、アルミニウムを溶解するステップ（Ｓ１００）と、アルミニウムを溶解するときに発生する球状のブラックドロスＢ２を破砕及び粉砕するステップ（Ｓ２００）と、球状のブラックドロスＢ２が破砕及び粉砕されて形成されたドロス微粒子パウダーＰ２を水分解するステップ（Ｓ３００）と、ドロス微粒子パウダーＰ２の水分解物のうちの少なくとも１つをリサイクル可能なように処理するステップ（Ｓ４００）とを含む。
【０１８９】
まず、アルミニウムを溶解するステップ（Ｓ１００）は、図１７に示されるように、アルミニウム溶湯Ｍに渦流Ｖを形成するステップ（Ｓ１１０）と、アルミニウム溶湯Ｍの表面に溶融フラックス層が形成されるようにフラックスＦを渦流Ｖに投入するステップ（Ｓ１２０）と、溶融フラックス層を通過するようにアルミニウムスクラップＡを渦流Ｖに投入するステップ（Ｓ１３０）と、アルミニウムスクラップＡが溶解したアルミニウム溶湯Ｍ、及びアルミニウムスクラップＡがアルミニウム溶湯Ｍに溶解されるときに発生する球状のブラックドロスＢ２を回収するステップ（Ｓ１４０）と、を含む。
【０１９０】
アルミニウム溶湯Ｍに渦流Ｖを形成するステップ（Ｓ１１０）は、回転駆動の可能な前述した渦流ユニット２１を用いてアルミニウム溶湯Ｍを撹拌して、アルミニウム溶湯Ｍに旋回下降する渦流Ｖを形成することによって行うことができる。
【０１９１】
フラックスＦを渦流Ｖに投入するステップ（Ｓ１２０）は、ステップＳ１１０で形成されたアルミニウム溶湯Ｍの渦流Ｖに予め定められたフラックスＦを投入して行うことができる。好ましくは、フラックスＦは、塩化ナトリウム（ＮａＣｌ）と塩化カリウム（ＫＣｌ）が同じ重量部で混合された混合物９３〜９７重量部、及び氷晶石類（Ｃｒｙｏｌｉｔｅ、Ｐｏｔａｓｓｉｕｍ  Ｃｒｙｏｌｉｔｅ）３〜７重量部を含むことができる。より好ましくは、フラックスＦは、塩化ナトリウム（ＮａＣｌ）４７．５重量部、塩化カリウム（ＫＣｌ）４７．５重量部、及びフッ化カリウムアルミニウム（ＫＡｌＦ４）５重量部を含むことができる。このようなフラックスＦが渦流Ｖに投入されると、アルミニウム溶湯Ｍの表面には、フラックスＦが溶解して形成された溶融フラックス層、すなわち、塩浴層が形成される。
【０１９２】
アルミニウムスクラップＡを渦流Ｖに投入するステップ（Ｓ１３０）は、予め定められたアルミニウムスクラップＡをステップＳ１２０で形成された溶融フラックス層を通過するようにアルミニウム溶湯Ｍの渦流Ｖに投入して行うことができる。好ましくは、アルミニウムスクラップＡは、アルミニウム、マグネシウム、及びアルミニウム合金を主に含む使用済みのアルミニウム缶スクラップ（ＵＢＣｓ、Ａ  ３ＸＸＸ系列、Ａ  ５ＸＸＸＸ系列）であってもよい。渦流Ｖに投入されたアルミニウムスクラップＡはアルミニウム溶湯Ｍに溶解される。これと同時に、アルミニウム溶湯Ｍに含まれる介在物が溶融フラックス層、すなわち、フラックスＦに捕捉されてブラックドロスＢ１が形成され、このようなブラックドロスＢ１が渦流Ｖによってアルミニウム溶湯Ｍで繰り返して下降及び浮上することによって、ブラックドロスＢ１が球状に結集した球状のブラックドロスＢ２が形成される。
【０１９３】
アルミニウム溶湯Ｍ及び球状のブラックドロスＢ２を回収するステップ（Ｓ１４０）は、アルミニウムスクラップＡが溶解したアルミニウム溶湯Ｍを、前述したアルミニウム溶解炉２の出湯口を介して排出すると共に、アルミニウム溶湯Ｍの表面に浮遊した球状のブラックドロスＢ２を、前述した分離ユニット２７を用いてアルミニウム溶湯Ｍから掬い取って行うことができる。
【０１９４】
次に、球状のブラックドロスＢ２を粉砕及び破砕するステップ（Ｓ２００）は、アルミニウム溶湯Ｍから回収した球状のブラックドロスＢ２を破砕するステップ（Ｓ２１０）と、アルミニウム粒ＮとドロスパウダーＰ１を分離するステップ（Ｓ２２０）と、ドロスパウダーＰ１を粉砕するステップ（Ｓ２３０）と、アルミニウム粒Ｎとドロス微粒子パウダーＰ２を分離するステップ（Ｓ２４０）とを含む。
【０１９５】
球状のブラックドロスＢ２を破砕するステップ（Ｓ２１０）は、ステップＳ１４０で回収した球状のブラックドロスＢ２を、前述した破砕機４１を用いて破砕して行うことができる。
【０１９６】
アルミニウム粒ＮとドロスパウダーＰ１を分離するステップ（Ｓ２２０）は、ステップＳ２１０で形成された球状のブラックドロスＢ２の破砕物中のアルミニウム粒ＮとドロスパウダーＰ１を、前述した第１分離部材４２を用いて分離して行うことができる。例えば、第１分離部材４２は、約１０ｍｍの粒度を有する振動スクリーンで構成されてもよい。
【０１９７】
ドロスパウダーＰ１を粉砕するステップ（Ｓ２３０）は、ステップＳ２２０でアルミニウム粒Ｎと分離されたドロスパウダーＰ１を、粉砕機４３を用いて粉砕して行うことができる。
【０１９８】
アルミニウム粒Ｎとドロス微粒子パウダーＰ２を分離するステップ（Ｓ２４０）は、ステップＳ２３０で形成されたドロスパウダーＰ１の粉砕物中のアルミニウム粒Ｎとドロス微粒子パウダーＰ２を、前述した第２分離部材４４を用いて分離して行うことができる。例えば、第２分離部材４４は、約０．５ｍｍの粒度を有するトロンメルスクリーン（Ｔｒｏｍｍｅｌ  Ｓｃｒｅｅｎ）で構成されてもよい。
【０１９９】
一方、球状のブラックドロスＢ２を粉砕及び破砕するステップ（Ｓ２００）は、ステップＳ２２０及びステップＳ２４０でドロスパウダーＰ１及びドロス微粒子パウダーＰ２と分離されたアルミニウム粒Ｎをリサイクルするステップ（Ｓ２５０）をさらに含むことができる。例えば、アルミニウム粒Ｎのリサイクルステップ（Ｓ２５０）は、アルミニウム粒Ｎを、前述したアルミニウム溶湯Ｍの渦流Ｖに投入して行うことができる。
【０２００】
次に、ドロス微粒子パウダーＰ２を水分解するステップ（Ｓ３００）は、ステップＳ２４０でアルミニウム粒Ｎと再分離されたドロス微粒子パウダーＰ２を、反応器５２を用いて水分解して行うことができる。好ましくは、反応器５２は、１：２の比率で混合されたドロス微粒子パウダーＰ２と水を撹拌して、ドロス微粒子パウダーＰ２を水分解することができる。このようにドロス微粒子パウダーＰ２を水分解する場合に、ドロス微粒子パウダーＰ２は、加水分解ガスＧ、可溶性固形分Ｓ、及び不溶性固形分Ｉを含む水分解物に分解される。
【０２０１】
次に、ドロス微粒子パウダーＰ２の水分解物のうちの少なくとも１つをリサイクル可能なように処理するステップ（Ｓ４００）は、図１８に示されるように、可溶性固形分Ｓが水に溶解して生成した水溶液Ｑから加水分解ガスＧを捕集して分離するステップ（Ｓ４１０）と、不溶性固形分Ｉと水溶液Ｑを互いに分離するステップ（Ｓ４２０）と、加水分解ガスＧをリサイクル可能なように処理するステップ（Ｓ４３０）と、可溶性固形分Ｓをリサイクル可能なように処理するステップ（Ｓ４４０）と、不溶性固形分Ｉをリサイクル可能なように処理するステップ（Ｓ４５０）と、を含む。
【０２０２】
水溶液Ｑから加水分解ガスＧを捕集して分離するステップ（Ｓ４１０）は、前述した反応器５２に収容された水溶液Ｑから加水分解ガスＧを、ガス捕集器５４を用いて捕集して行うことができる。
【０２０３】
不溶性固形分Ｉと水溶液Ｑを互いに分離するステップ（Ｓ４２０）は、図１８に示されるように、水溶液Ｑと不溶性固形分Ｉを遠心分離するステップ（Ｓ４２１）と、不溶性固形分Ｉを蒸留水で洗浄するステップ（Ｓ４２２）と、不溶性固形分Ｉと蒸留水を遠心分離するステップ（Ｓ４２３）とを含む。
【０２０４】
不溶性固形分Ｉと水溶液Ｑを遠心分離するステップ（Ｓ４２１）は、ステップＳ４１０で加水分解ガスＧと分離された不溶性固形分Ｉと水溶液Ｑを、前述した第１遠心分離機５６を用いて遠心分離して行うことができる。
【０２０５】
不溶性固形分Ｉを蒸留水で洗浄するステップ（Ｓ４２２）は、ステップＳ４２１で不溶性固形分Ｉに吸着された塩素が不溶性固形分Ｉから分離されるように、蒸留水を用いて不溶性固形分Ｉを洗浄して行うことができる。ステップＳ４２１で不溶性固形分Ｉと水溶液Ｑを遠心分離しても、一部の水溶液Ｑは不溶性固形分Ｉに吸着された状態で残り得るが、このような水溶液Ｑには、塩化物塩を含む可溶性固形分Ｓが溶解している。したがって、このように不溶性固形分Ｉに吸着された塩化物塩を除去できるように、不溶性固形分Ｉを蒸留水で洗浄するものである。このような不溶性固形分Ｉを蒸留水で洗浄するステップ（Ｓ４２２）は、後述するステップＳ４４５で生成した蒸留水Ｄを用いて行うことが好ましいが、これに限定されるものではない。
【０２０６】
不溶性固形分Ｉと蒸留水を遠心分離するステップ（Ｓ４２３）は、ステップＳ４２２の後に、前述した第１遠心分離機５６を用いて不溶性固形分Ｉと蒸留水Ｄを遠心分離して行うことができる。
【０２０７】
さらに、ステップＳ４２２及びステップＳ４２３は、不溶性固形分Ｉに吸着された塩化物塩の濃度が予め定められた基準濃度以下になるまで繰り返して行うことができる。基準濃度は、約３００ｐｐｍであることが好ましいが、これに限定されるものではない。
【０２０８】
加水分解ガスＧをリサイクル可能なように処理するステップ（Ｓ４３０）は、図１８に示されるように、加水分解ガスＧに含まれる水分を除去するステップ（Ｓ４３１）と、水分が除去された加水分解ガスＧを分離精製するステップ（Ｓ４３２）と、分離精製された加水分解ガスＧを貯蔵するステップ（Ｓ４３３）とを含む。
【０２０９】
加水分解ガスＧに含まれる水分を除去するステップ（Ｓ４３１）は、ステップＳ４１０でガス捕集器５４によって捕集された加水分解ガスＧに含まれる水分を、前述した水分トラップ器５４ｂ、水分除去器（図示せず）、及び脱硫器（図示せず）を用いて除去して行うことができる。
【０２１０】
加水分解ガスＧを分離精製するステップ（Ｓ４３２）は、ステップＳ４３１で水分が除去された加水分解ガスＧ中の実際にリサイクル可能なガスの純度を高めるか、又は加水分解ガスＧ中のリサイクルの目的に合う特定のガスを他のガスから分離できるように、加水分解ガスＧを前述したガス分離精製器５４ａを用いて分離精製して行うことができる。
【０２１１】
加水分解ガスＧを貯蔵するステップ（Ｓ４３３）は、ステップＳ４３２で分離精製された加水分解ガスＧを前述したガス貯蔵ユニット１００に貯蔵して行うことができる。
【０２１２】
可溶性固形分Ｓをリサイクル可能なように処理するステップ（Ｓ４４０）は、図１８に示されるように、水溶液Ｑを予め定められた温度及び圧力下で減圧蒸留して、水溶液Ｑから可溶性固形分Ｓを析出させるステップ（Ｓ４４１）と、可溶性固形分Ｓと水溶液Ｑ１を遠心分離するステップ（Ｓ４４２）と、可溶性固形分Ｓを乾燥するステップ（Ｓ４４３）と、可溶性固形分Ｓ１を貯蔵するステップ（Ｓ４４４）とを含む。
【０２１３】
水溶液Ｑを減圧蒸留して可溶性固形分Ｓを析出させるステップ（Ｓ４４１）は、ステップＳ４２１で不溶性固形分Ｉと遠心分離された水溶液Ｑを、前述した減圧蒸留器６２を用いて予め定められた減圧蒸留温度及び減圧蒸留圧力下で減圧蒸留して行うことができる。前記減圧蒸留温度は４０℃〜７０℃であり、前記減圧蒸留圧力は１２ｋＰａ〜４０ｋＰａであることが好ましいが、これに限定されるものではない。
【０２１４】
可溶性固形分Ｓと水溶液Ｑ１を遠心分離するステップ（Ｓ４４２）は、ステップＳ４４１で水溶液Ｑから析出した可溶性固形分Ｓ、及び可溶性固形分Ｓが析出して残った水溶液Ｑ１を、前述した第２遠心分離機６６を用いて遠心分離して行うことができる。
【０２１５】
可溶性固形分Ｓを乾燥するステップ（Ｓ４４３）は、ステップＳ４４２で水溶液Ｑ１と遠心分離された可溶性固形分Ｓを、前述した可溶性固形分乾燥機７２を用いて乾燥して行うことができる。このような可溶性固形分Ｓを乾燥するステップ（Ｓ４４３）は、可溶性固形分Ｓが０．３％以下の水分を含むまで行うことが好ましいが、これに限定されるものではない。
【０２１６】
可溶性固形分Ｓ１を貯蔵するステップ（Ｓ４４４）は、ステップＳ４４３で乾燥された可溶性固形分Ｓ１を前述した可溶性固形分貯蔵チャンバ７４に貯蔵して行うことができる。
【０２１７】
追加的に、可溶性固形分Ｓをリサイクル可能なように処理するステップ（Ｓ４４０）は、ステップＳ４４１で水溶液Ｑを減圧蒸留するときに発生する水蒸気Ｔを凝縮して蒸留水Ｄを生成するステップ（Ｓ４４５）をさらに含むことができる。蒸留水Ｄを生成するステップ（Ｓ４４５）は、ステップＳ４４１で発生する水蒸気Ｔを前述した凝縮器６４を用いて凝縮して行うことができる。このような蒸留水Ｄを生成するステップ（Ｓ４４５）で生成した蒸留水Ｄは、前述した第１遠心分離機５６に移送されて、ステップＳ４２２で不溶性固形分Ｉを洗浄するときに使用することができる。
【０２１８】
追加的に、水溶液Ｑを減圧蒸留して可溶性固形分Ｓを析出させるステップ（Ｓ４４０）は、ステップＳ４２１で不溶性固形分Ｉと遠心分離された水溶液Ｑ、及びステップＳ４４２で可溶性固形分Ｓと遠心分離された水溶液Ｑ１のいずれか１つを減圧蒸留して行うことができる。すなわち、水溶液Ｑ１に溶解した可溶性固形分Ｓを析出させてリサイクルできるように、このような水溶液Ｑ１を前述した減圧蒸留器６２に再移送（Ｓ４４６）して再減圧蒸留を行うものである。
【０２１９】
不溶性固形分Ｉをリサイクル可能なように処理するステップ（Ｓ４５０）は、図１８に示されるように、不溶性固形分Ｉを乾燥するステップ（Ｓ４５１）と、不溶性固形分Ｉ１を焼成するステップ（Ｓ４５２）と、不溶性固形分Ｉ２を貯蔵するステップ（Ｓ４５３）とを含む。
【０２２０】
不溶性固形分Ｉを乾燥するステップ（Ｓ４５１）は、ステップＳ４２０で不溶性固形分Ｉと分離されないまま不溶性固形分Ｉに吸着された水分を、前述した不溶性固形分乾燥機９２を用いて乾燥して行うことができる。不溶性固形分Ｉを乾燥するステップ（Ｓ４５１）は、不溶性固形分Ｉをセメント原料としてリサイクルする場合、不溶性固形分Ｉが４０％以下の水分を含むまで行うことが好ましい。また、不溶性固形分Ｉを乾燥するステップ（Ｓ４５１）は、不溶性固形分Ｉをレンガ耐火物又はセラミック材料としてリサイクルする場合、不溶性固形分Ｉが０．５％以下の水分を含むまで行うことが好ましいが、これに限定されるものではない。
【０２２１】
不溶性固形分Ｉ１を焼成するステップ（Ｓ４５２）は、ステップＳ４５１で乾燥された不溶性固形分Ｉ１を、前述した不溶性固形分焼成炉９４を用いて焼成して行うことができる。不溶性固形分Ｉ１は、不安定な性質を有する水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム、アルミニウム合金水和物などの水酸化物を含み得るため、このような水酸化物が相対的に安定な性質を有する酸化アルミニウム、酸化マグネシウム、アルミニウム合金酸化物に変換されるように不溶性固形分Ｉ１を焼成するものである。
【０２２２】
不溶性固形分Ｉ２を貯蔵するステップ（Ｓ４５３）は、ステップＳ４５２で焼成された不溶性固形分Ｉ２を前述した不溶性固形分貯蔵チャンバ９６に貯蔵して行うことができる。
【０２２３】
以上、本発明を、たとえ限定された実施例と図面によって説明したが、本発明はこれによって限定されず、本発明の属する技術分野における通常の知識を有する者によって、本発明の技術思想及び後述する特許請求の範囲の均等範囲内で様々な修正及び変形が可能であることは勿論である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
2019502890.tif 000013
【図９】
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【図１０】
2019502890.tif 000015
【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【国際調査報告】
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